DE3909313C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Dünnfilm-Magnetkopf mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen, sowie die Verwendung eines solchen Magnetkopfes.

Eine konventionelle Magnetplatteneinrichtung ist bereits in der offengelegten japanischen Patentpublikation JP-A- 60-1 33 501 beschrieben, bei der äußere Spuren und innere Spuren mit derselben Liniendichte unter Anwendung von Wärme mittels einer Vielzahl von Kopfkernen auf einem Schlitten beschrieben werden, wobei auf den äußeren Spuren eine ähn­ lich hohe Aufzeichnungsdichte wie auf den inneren Spuren erzielt wird. Gemäß der JP-A-57-2 10 403 werden Daten in Spu­ ren auf einer Platte bei unterschiedlichen Frequenzen ein­ geschrieben, um die Kapazität jeder Spur zu optimieren und die Aufzeichnungsdichte der Platte insgesamt zu erhöhen.

Der genannte Stand der Technik bezieht sich also auf Ma­ gnetplatteneinrichtungen, mit denen beabsichtigt ist, die Aufzeichnungsdichte auf den Platten selbst zu erhöhen.

Es wurde kein Vorschlag unterbreitet, wie die Magnetplat­ teneinrichtung ausgebildet sein muß, um die Speicherkapazi­ tät der Magnetplatteneinrichtung insgesamt zu vergrößern.

Ein Dünnfilm-Magnetkopf gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus "Journal of Applied Physics" 61(8), 15. April 1987, Seiten 4157 bis 4162 bekannt. Dort ist von Aufzeichnungsdichten von etwa 3,6 Megabit/cm² die Rede, wobei mit einer Aufzeichnungswellenlänge von 3,3 µm gearbeitet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dünnfilm- Magnetkopf anzugeben, mit dem sich eine noch höhere Aufzeichnungsdichte erreichen läßt.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 gekennzeichnet. Mit einem danach gebauten Dünnfilm-Magnetkopf läßt sich eine Aufzeichnungsdichte von mindestens 6,2 Megabit/cm² bzw. eine Spurdichte von mindestens 600 Spuren/cm bzw. eine Linienaufzeichnungsdichte von 12 Kilobit/cm erreichen.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Verwendungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Der zum Einsatz kommende Dünnfilm-Magnetkopf weist nur eine extrem kleine Magnet­ spalttiefe zwischen einem oberen und einem unteren Magnet­ kern auf. Es wird vorzugsweise ein Dünnfilm-Magnetkopf ver­ wendet, bei dem sich der Spalt unmittelbar entlang der Richtung erstreckt, die von der Fläche gegenüber der Magnetplatte abweicht bzw. abgeht.

Die Erfindung basiert auf der Idee, daß zur Erhöhung der Speicherkapazität der Magnetplatteneinrichtung eine Erhö­ hung der Aufzeichnungsdichte auf der Magnetplatte erforder­ lich ist. Zur Vergrößerung der Speicherkapazität einer Ma­ gnetplatteneinrichtung kann in Betracht gezogen werden, ne­ ben einer Erhöhung der Aufzeichnungsdichte der Platte auch den Plattendurchmesser zu vergrößern. Wird jedoch der Plat­ tendurchmesser vergrößert, so wird eine relativ große Ma­ gnetplatteneinrichtung erhalten. Dies zieht das Problem nach sich, daß die vergrößert ausgebildete Magnetplatten­ einrichtung nicht mehr länger in einem Raum installiert werden kann, der für die konventionelle Magnetplattenein­ richtung zur Verfügung stand.

Beim Schreiben und Lesen von Daten wird darüber hinaus die Translationslänge eines Arms, der den Dünnfilm-Magnetkopf trägt, relativ lang, was zur Verringerung der Übertragungs­ zeit der Daten führt. Eine reduzierte Übertragungszeit führt darüber hinaus zu einer Verschlechterung der Zu­ griffsgenauigkeit.

Nach alledem ist es also nicht gewünscht, den Plattendurch­ messer zu vergrößern, um auf diese Weise die Speicherkapa­ zität zu erhöhen.

Die Erfindung gestattet den Aufbau einer Magnetplattenein­ richtung, die eine Speicherkapazität von 30 Gigabytes oder mehr aufweist, ohne daß es erforderlich ist, größere Ma­ gnetplatten zu verwenden oder die Datenübertragungsge­ schwindigkeit zu verringern.

Bei der Magnetplatteneinrichtung betra­ gen die Durchmesser der Platten allgemein 8 bis 11 inch (20 bis 28 cm). Der Raum zur Unterbringung einer Magnetplatteneinrichtung weist üblicherweise solche Abmessungen auf, daß die Länge einer Seite der Bodenfläche zwischen 0,5 bis 1,5 m liegt und die Höhe unterhalb von 2 m.

Genauer gesagt läßt sich die Magnetplatteneinrichtung, die Platten mit einem Durchmesser von 20 bis 28 cm verwendet, in einem Raum unterbringen, dessen Länge einer Seite des Bodens zwischen 0,5 bis 1,5 m liegt und der eine Höhe von 2 m oder weniger aufweist. Die Magnetplatteneinrichtung in­ nerhalb dieses Raums weist demnach eine Speicherkapazität von 30 Gigabyte oder mehr auf.

In Übereinstimmung mit der Erfindung stellen die ebene Auf­ zeichnungsdichte in der Magnetplatte (in der Ebene liegende Aufzeichnungsdichte) und die Spalttiefe eines Dünnfilm-Ma­ gnetkopfs wichtige Parameter dar.

Beträgt die ebene Aufzeichnungsdichte einer Platte 7 Mega­ bit/cm² oder mehr, so läßt sich die erwähnte Speicherkapazität von 30 Gigabyte oder mehr unter Verwen­ dung des oben beschriebenen Plattendurchmessers innerhalb des genannten Raums realisieren.

Bei Verwendung eines Dünnfilm-Magnetkopfs mit einer zwischen dem oberen und dem unteren Ma­ gnetkern vorhandenen Spalttiefe, deren Wert durch die zuvor genannte Gleichung bestinmt oder noch kleiner ist, lassen sich Daten einschreiben/auslesen, und zwar unter Verwendung der Magnetplatte mit der oben beschriebenen ebe­ nen bzw. in der Plattenebene liegenden Speicherdichte.

Vorzugsweise kommt keine Platte zum Einsatz, die eine line­ are Speicherdichte von 20 Kb/cm oder darüber und eine Spur­ dichte von 1200 Spuren/cm darüber aufweist, sofern dies mög­ lich ist. Werden die lineare Aufzeichnungsdichte und/oder die Spurdichte zu hoch gewählt, so können beim Lesen von Daten aus der Platte mit Hilfe des Dünnfilm-Magnetkopfs Da­ ten benachbarter Spuren ebenfalls mitausgelesen werden, was zu einer Vergrößerung des Rauschens führt. Dieses Rausch­ problem läßt sich dann vermeiden, wenn die lineare Auf­ zeichnungsdichte auf gleich oder kleiner 20 Kilobit/cm und die Spurdichte auf 1200 Spuren/cm oder kleiner eingestellt werden.

Es werden mehrere schei­ benförmige Magnetplatten auf einer gemeinsamen Rotations­ achse angeordnet, um eine Kopf-Platten-Einrichtung zu er­ halten. Mehrere dieser Kopf-Platten-Einrichtungen dienen zum Aufbau einer Magnetplatteneinrichtung. Liegt die Anzahl der Platten in einer Kopf-Platten-Einrichtung in der Grö­ ßenordnung von 10, so können etwa acht Kopf-Platten-Ein­ richtungen in einem Raum untergebracht werden, dessen eine Seite der Bodenfläche 0,5 bis 1,5 m lang ist und der eine Höhe von etwa 2 m aufweist, wenn der Plattendurchmesser 20 bis 28 cm beträgt.

Sind acht Kopf-Platten-Einrichtungen vorhanden, so muß eine Kopf-Platten-Einrichtung eine Speicherkapazität von 3,8 Gigabyte oder mehr aufweisen, um für die gesamte Magnet­ platteneinrichtung eine Gesamtspeicherkapazität von 30 Gigabyte oder mehr zu erzielen. Werden sowohl die Vorder- als auch die Rückseite einer Magnetplatte zum Einschreiben von Information benutzt, so stehen bei acht Platten pro Kopf-Platten-Einrichtung 15 Plattenebenen als Aufzeich­ nungsfläche zur Verfügung, wobei die Speicherkapazität pro Ebene bei etwa 0,25 Gigabyte oder mehr liegt. Bei den ver­ wendeten Platten liegt der zum Einschreiben von Information tatsächlich verwendete Bereich im allgemeinen vom äußeren Umfangsrand etwa 4 cm entfernt. Um bei Verwendung einer derartigen Platte die oben erwähnten 0,25 Gigabyte zu rea­ lisieren, reicht es aus, eine Spurdichte von 590 Spuren/cm und eine Linienaufzeichnungsdichte von 12 Kilobit/cm zu wählen.

Wird die Erhöhung der Speicherkapazität einer Magnetplat­ teneinrichtung allerdings mit einer längeren Zeit beim Ein­ schreiben/Lesen von Information erkauft, so reduziert sich der Vorteil der vergrößerten Speicherkapazität praktisch wieder auf Null oder nahezu Null. Bei der Erhöhung der Speicherkapazität ist es erforderlich, die Geschwindigkeit beim Schreiben/Lesen von Information zu erhöhen, also die Datenübertragungsgeschwindigkeit zu erhöhen. Bei einer Ma­ gnetplatteneinrichtung, die Platten mit einer ebenen Spei­ cherdichte von 18 bis 32 Megabit/cm² aufweist, wird vorzugsweise eine Datenübertragungsgeschwindigkeit von 4,5 bis 6 Megabyte/sec gewählt, wenn die Gesamtspeicherka­ pazität 30 bis 40 Gigabyte beträgt. Auf diese Weise ist es möglich, die Speicherkapazität ohne Verzögerung der Infor­ mationsverarbeitungsgeschwindigkeit zu erhöhen.

Im vorliegenden Fall läßt sich die ebene Aufzeichnungsdich­ te durch das Produkt aus Spurdichte und Linienaufzeich­ nungsdichte ausdrücken, während die Datenübertragungsge­ schwindigkeit durch das Produkt aus Linienaufzeichnungs­ dichte und Umfangsgeschwindigkeit der Magnetplatte darge­ stellt werden kann.

Um eine Spurdichte von 590 Spuren/cm oder mehr bei Verwendung einer Platte mit einem Durchmesser von 20 bis 28 cm realisieren zu können, wird der Abstand (Pitch) der Spuren zu 12,7 µm oder darunter gewählt. Um gegenseitige Interferenzen zwischen den Spuren zu vermeiden, wird dar­ über hinaus ein Sicherheitsband von 3 bis 5 µm eingerich­ tet. Daher wird vorzugsweise die Spurbreite auf 9 µm oder weniger eingestellt.

Die Zugriffszeit auf die Daten (Positionierungszeit) sollte in Übereinstimmung mit der Erhöhung der Datenübertragungs­ zeit verringert werden. Entsprechend der Erfindung beträgt die mittlere Zugriffszeit 10 msec oder weniger. Die Platten­ drehzahl und die Rotationswartezeit eines Dünnfilm- Magnetkopfs sind vorzugsweise auf 3500 min^-1 oder darüber und auf im Mittel 8,5 msec oder darunter eingestellt, und zwar unter Berücksichtigung der Datenübertragungsgeschwindig­ keit. Die Rotationswartezeit bedeutet in diesem Fall dieje­ nige Zeit, über die ein zu einer vorbestimmten Spurposition geführter Dünnfilm-Magnetkopf wartet, um Information an der vorbestimmten Position in die Spur einzuschreiben oder über die der Kopf stillsteht und die Drehung der Magnetplatte abwartet, um Information aus der vorbestimmten Position auszulesen.

Zur Bildung einer Magnetplatteneinrichtung mit großer Spei­ cherkapazität ist der Aufbau der Magnet­ platte extrem wichtig.

Eine Magnetplatte wird dadurch erhalten, daß auf wenigstens einer Oberfläche eines nichtmagnetischen Substrats aus z. B. Aluminium eine Magnetmaterialschicht aufgebracht wird, und zwar in irgendeiner geeigneten Weise. Die Magnet­ materialschicht kann auch in anderer Weise hergestellt wer­ den. Im vorliegenden Fall sind die Dicke und die Koerzitiv­ kraft der Magnetmaterialschicht von Bedeutung.

Genauer gesagt entspricht die Linienaufzeichnungsdichte von 12 Kilobit/cm einer Aufzeichnungswellenlänge von etwa 2,5 µm. In diesem Fall läßt sich das räumliche Auflösungs­ vermögen nicht sicherstellen, ohne die Magnetisierungsum­ kehrbreite der Platte auf 40% oder weniger einzustellen. Die Magnetisierungsumkehrbreite (magnetization inversion width) ergibt sich annähernd durch folgende Beziehung:

Hierin bedeuten a die Magnetisierungsumkehrbreite, δ die Dicke der Magnetmaterialschicht und Hc die Koerzitiv­ kraft des Magnetmaterials. Die Magnetisierungsumkehrbreite a kann auf einen kleinen Wert reduziert werden, indem die Dicke der Magnetmaterialschicht reduziert und/oder die Ko­ erzitivkraft erhöht wird. Zur Bildung der Magnetplatte kann ein sogenanntes beschichtetes Medium (coated medium) ver­ wendet werden, welches durch Mischung eines magnetischen Pulvers, wie z. B. γ Fe₂O₃ mit einem Binder auf einer nichtmagnetischen Platte erhalten wird, und ein sogenanntes kontinuierliches Medium (continuous medium), was nur durch Niederschlag von Magnetmaterial auf eine nichtmagnetische Platte z. B. durch Sputtern gebildet wird und das keinen Binder enthält. Im Falle des beschichteten Mediums (coated medium) läßt sich eine Magnetisierungsumkehrbreite von etwa 1,2 bis 1,5 µm bei einer Dicke der Magnetmaterialschicht von 0,3 µm und einer Koerzitivkraft von 600 Oersted ein­ stellen. Aus diesem Blickwinkel heraus ist es vorteilhaft, die Dicke der Magnetmaterialschicht auf 0,3 µm oder kleiner und die Koerzitivkraft auf 50 kA/m oder kleiner zu set­ zen.

Für ein kontinuierliches Medium ist die Situation ähnlich. Die Magnetisierungsumkehrbreite wird klein durch Verringe­ rung der Schichtdicke, so daß das räumliche Auflösungsver­ mögen (spatial resolution) vergrößert wird. Bei Reduzierung der Schichtdicke auf 0,1 µm oder kleiner läßt sich die Ma­ gnetisierungsumkehrbreite auf etwa 1 µm verringern.

Vorzugsweise wird auf der Oberfläche der Magnetmaterial­ schicht einer Magnetplatte ein Schmierfilm (lubricant film) aus festem oder flüssigem Schmiermaterial gebildet, um Ver­ luste und Beschädigungen aufgrund des Kontakts mit dem Ma­ gnetkopf zu vermeiden. Die Dicke des Schmierfilms führt praktisch zu einem Raum zwischen dem Magnetkopf und der Ma­ gnetplatte und stellt somit einen Faktor zur Verschlechte­ rung der Aufzeichnungs-/Wiedergabeeigenschaften dar, wenn sie zu groß gewählt wird. Die Schmierfilmdicke wird daher auf 0,05 µm oder kleiner eingestellt.

Bei einer Magnetplatteneinrichtung führt der Schwimmabstand (floating space) des Dünnfilm-Magnetkopfs ebenfalls zu ei­ ner Beeinflussung der Aufzeichnungsdichte. Um die Aufzeich­ nungsdichte zu erhöhen, muß der Schwimmabstand verringert werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Schwimmabstand (Schwimmhöhe) auf einen Wert von 0,25 µm oder darunter festgesetzt.

Mittels dieser Magnetplatteneinrichtung läßt sich ein Einschreiben und Auslesen von Information un­ ter Verwendung eines Dünnfilm-Magnetkopfs vom Induktions- Typ durchführen. In diesem Fall wird allerdings das Über­ schreiben von Information unter Verwendung eines Über­ schreibkopfs ausgeführt, insbesondere unter Verwendung ei­ nes Überschreibkopfs bei 22 dB oder mehr, als Absolutwert gesehen. Erfolgt das Schreiben bei einer Minimumfrequenz f₁ und das Überschreiben bei einer Maximumfrequenz f₂, so sollte das Verhältnis Ef₂/Ef₁ des Ausgangs Ef₂ bei der Fre­ quenz f₂ zum Restausgang Ef₁ bei der Frequenz f₁ vorzugs­ weise 22 dB betragen oder mehr bei einem kleineren Verhält­ nis, wenn der Einfluß von Ef₁ auf die reproduzierte Wellen­ form stark ist und sich der Fehler schnell erhöht.

Die Wiedergabeeigenschaft einer Magnetplatteneinrichtung wird durch die Auflösung bestimmt, die durch das Verhältnis Ef₁ zu Ef₂ definiert ist und die vorzugsweise 45% oder mehr beträgt. Um diese Bedingung zu realisieren, kommt eine Schaltung zur Wellenformverbesserung zum Einsatz, um die reproduzierte Wellenform in eine schärfere Wellenform zu überführen und dadurch die Auflösung substantiell zu ver­ bessern bzw. zu erhöhen. Dadurch läßt sich die Phasengüte verbessern und der Fehler weiter reduzieren.

Es kommt ein Dünnfilm-Magnetkopf mit dem weiter unten beschriebenen Aufbau zum Einsatz. Es handelt sich hier insbesondere um einen Dünnfilm-Magnetkopf mit einem unteren Magnetkern, einem oberen Magnetkern auf dem unteren Magnetkern, der mit einem Ende ein Ende des un­ teren Magnetkerns kontaktiert und der mit seinem anderen Ende dem anderen Ende des unteren Magnetkerns gegenüber­ liegt, wobei zwischen diesen zuletztgenannten Enden ein Ma­ gnetspalt vorhanden ist. Der obere Magnetkern bildet mit dem unteren Magnetkern einen Magnetkreis mit einem Magnet­ spalt in einem Bereich, wobei eine Leiterspule durch den Spalt zwischen den beiden Magnetkernen hindurchtritt und den Magnetkreis (magnetic circuit) kreuzt. Der Dünnfilm-Ma­ gnetkopf weist eine Spalttiefe auf, die bei einer Aufzeich­ nungswellenlänge von 1 bis 2,5 µm der folgenden Gleichung genügt:

Hierin sind G_d die Spalttiefe in µm, P_T die Poldicke in µm, B_s die Sättigungsmagnetflußdichte des oberen Magnetkerns und des unteren Magnetkerns in Tesla (T) und λ die Auf­ zeichnungswellenlänge in µm. Die obige Gleichung ist gültig für einen Aufzeichnungswellenlängenbereich von 3,4 µm oder darunter und vorzugsweise für einen Aufzeichnungswellen­ längenbereich von 1 bis 2,5 µm.

Es wurde herausgefunden, daß die Überschreib-Eigenschaften signifikant durch die Magnetspalttiefe des Dünnfilm-Magnet­ kopfs beeinflußt werden. Ferner wurde herausgefunden, daß zur Verbesserung der Überschreib-Eigenschaften die Poldicke und die Spalttiefe ein vorbestimmtes Verhältnis zueinander aufweisen müssen, wie die zuvor erwähnte Gleichung zeigt. Diese Gleichung wurde auf der Grundlage der Ergebnisse von Versuchen erhalten, bei denen mehrere zehn Sorten von Dünn­ film-Magnetköpfen mit unterschiedlichen Spalttiefen und Poldicken zwecks Bestimmung der Überschreib-Eigenschaften vermessen wurden.

Die Gleichung läßt sich annähernd wie folgt darstellen:

G_d≦ 0,13 P_TB_s (λ+4,3) -2,1.

Eine noch genauere Darstellung wird nachfolgend angegeben:

G_d ≦ 0,1326 P_TB_s (λ+4,34) -2,1.

Wird die Spurbreite zur Erhöhung der Spurdichte verringert, so vermindert sich dazu proportional der Ausgang. Um diese Verminderung des Ausgangs zu kompensieren, muß der Ausgang durch Erhöhung der Windungszahl der Spule des Dünnfilm-Ma­ gnetkopfs erhöht werden. Im vorliegenden Fall werden 20 Spulenwindungen oder mehr verwendet.

Der Dünnfilm-Magnetkopf wird durch Bildung einer Magnetma­ terialschicht auf einem nichtmagnetischen Substrat herge­ stellt und in Form eines Schlittens ausgebildet, um benutzt zu werden. Das Substratmaterial ist vorzugsweise eine Alu­ miniumkeramik, Zirkon, Siliciumcarbid, ein Oxid mit einer Spinellstruktur, wie z. B. MgAl₂O₃, usw.

Das Gewicht zum Niederdrücken des Dünnfilm-Magnetkopfs in Richtung der Platte wird zur Erzielung einer verbesserten Gleitfähigkeit um so leichter sein, wobei das Gewicht im vorliegenden Fall bei 10 g oder darunter liegt.

Vorzugsweise besitzt eine Endfläche des Schlittens des Dünnfilm-Magnetkopfs einen Aufsatz bzw. eine Krone (crown) , insbesondere diejenige Fläche, die zur Magnetplatte gerich­ tet ist. Auf diese Weise ist es möglich, auf den Aufsatz wirkende Luftturbulenzen auszunutzen, so daß der Dünnfilm- Magnetkopf schwimmen kann.

Die Schlittenform des Dünnfilm-Magnetkopfs kann entweder eine Positivdruck-Schlittenform bzw. Gleitform sein, bei der die Schwimmkraft an der der Spitze des Kopfkerns näher liegenden Seite geschwächt ist, oder eine Negativdruck- Schlittenform bzw. Gleitform, bei der die umgekehrten Ver­ hältnisse vorliegen.

Als Magnetmaterialfilm für den Dünnfilm-Magnetkopf kommt vorzugsweise ein Magnetmaterial mit hoher Sättigungsmagnet­ flußdichte zum Einsatz, und zwar für den oberen Magnetkern oder für den oberen und den unteren Magnetkern. Insbesonde­ re wird ein Material verwendet, das eine Sättigungsmagnet­ flußdichte von 1 Tesla oder darüber aufweist. Als Material hierfür kommen z. B. Eisen-Nickel-Legierungen wie z. B. Permalloy, Kobalt-Eisen-Nickel-Legierungen, usw. in Frage. Der obere Magnetkern oder der untere Magnetkern können je­ weils eine laminare bzw. Schichtstruktur aufweisen. In die­ sem Fall kann der Laminarfilm durch Schichtung magnetischer Filme mit verschiedener Zusammensetzung erhalten werden. Vorzugsweise wird ein geschichteter Film durch abwechseln­ des Aufeinanderlegen von magnetischen Filmen und nichtma­ gnetischen Filmen gebildet. In diesem Fall wird als nicht­ magnetischer Film ein Isolationsfilm verwendet, z. B. aus Aluminium oder Siliciumoxid. Im Falle einer Schichtung aus nichtmagnetischen Filmen und magnetischen Filmen kann die Zusammensetzung der magnetischen Filme dieselbe sein. Al­ lerdings kann die Zusammensetzung auch geändert werden. Die Gesamtzahl der Schichten im geschichteten Film beträgt zwei oder mehr. Insbesondere können wenigstens zwei Schichten aus einem magnetischen Film und eine aus einem nichtmagne­ tischen Film verwendet werden. Durch abwechselndes Aufein­ anderschichten magnetischer Filme und nichtmagnetischer Filme wird ein Laminatfilm bzw. Schichtfilm erhalten, der so geformt wird, daß er einer einzelnen Magnetdomäne äh­ nelt. Die magnetische Permeabilität bei hohen Frequenzen läßt sich dabei durch Verminderung der Wirbelströme erhö­ hen. Bei Verwendung eines Magnetmaterials mit hoher Sätti­ gungsmagnetflußdichte wird ferner neben einer hohen Magnet­ flußdichte auch ein starkes Magnetfeld erhalten, wodurch die Überschreib-Eigenschaften verbessert werden. Als Ver­ fahren zur Herstellung der Laminat- bzw. Schichtstruktur können Sputterverfahren, Plattierungsverfahren usw. zum Einsatz kommen.

In der Magnetplatteneinrichtung nach der Erfindung können zwei Arten von Dünnfilm-Magnetköpfen verwendet werden, näm­ lich ein Lesekopf und ein Schreibkopf. Das Einschreiben von Information erfolgt mittels eines Dünnfilm-Magnetkopfs vom Induktionstyp mit einer großen Poldicke, während das Lesen der Information mit einem Kopf erfolgt, der eine kleine Poldicke aufweist. Auf diese Weise lassen sich daher die Überschreib-Eigenschaften und die Auflösung beim Lesen er­ höhen. Durch Verwendung eines MR-Elements für den Lesekopf ist es möglich, das Signalrauschverhältnis S/N des neu ein­ geschriebenen Signals S zum Restsignal N nach dem Über­ schreiben zu vergrößern.

Bei Verwendung eines Ferritkopfs wird ein Dünnfilm mit ho­ her Sättigungsmagnetflußdichte aus z. B. Permalloy an der Spitze des Kopfs montiert, um die Lese-/Schreib-Eigenschaf­ ten zu verbessern.

Der Dünnfilm-Magnetkopf kann während einer Betriebspause der Magnetplatteneinrichtung mit der Magnetplatte in Kon­ takt kommen und während der Drehung der Magnetplatte auf dieser schwimmen (floaten). Alternativ dazu kann der Dünn­ film-Magnetkopf auch schon vor Beginn der Operation auf der Magnetplatte schwimmen, wobei der Schwimmanteil (amount of floating bzw. Schwimmhöhe) dann eingestellt wird, nachdem die Drehung der Magnetplatte eine vorbestimmte Rotationsra­ te erreicht hat. Insbesondere das zuletztgenannte Verfahren eignet sich sehr zur Vermeidung von Beschädigungen der Ma­ gnetplattenoberfläche oder zur Vermeidung von Beschädigun­ gen des Kopfs.

Beim Auslesen von Information mittels eines Dünnfilm-Ma­ gnetkopfs tritt das sogenannte "Wiggle-Problem" auf. Dabei ändert sich der reproduzierte Ausgang irregulär und trägt zur Bildung des Lesefehlers bei. Um dieses "Wiggle-Problem" zu überwinden, wird die Intensität des externen Magnetfelds auf 240 A/m oder weniger eingestellt.

Da bei Erhöhung der Aufzeichnungsdichte die Spurbreite des Dünnfilm-Magnetkopfs schmaler wird, ist es erwünscht, keine Ausrichtung in der Servoebene vorzunehmen, sondern ein ein­ gebettetes Servosystem zu verwenden, bei dem Servoinforma­ tion ebenfalls in der Datenebene vorhanden ist.

Es wird eine Magnetplatteneinrich­ tung erhalten, die eine Speicherkapazität von 30 Gigabyte oder mehr aufweist, und insbesondere eine Magnetplattenein­ richtung mit einer Speicherkapazität von 30 bis 40 Giga­ byte.

Die in der Magnetplatteneinrichtung verwendeten Magnetplat­ ten weisen jeweils eine ebene Aufzeichnungsdichte von 45 bis 12 Megabit/cm² auf, während der Dünnfilm- Magnetkopf praktisch keine Magnetspalttiefe besitzt. Durch Verminderung der Magnetspalttiefe des Dünnfilm-Magnetkopfs lassen sich Leckagen des Magnetflusses vermindern, wodurch ein höheres Schreibmagnetfeld erhalten wird. Auf diese Wei­ se ist es möglich, Information in eine Platte mit hoher Ko­ erzitivkraft einzuschreiben.

Der Dünnfilm-Magnetkopf weist eine Magnetspalttiefe auf, die sich durch die nachfolgende Gleichung ausdrücken läßt:

G_d ≦ 0,13 P_TB_s (λ+4,3)-2,1.

Um eine Magnetplatteneinrichtung mit einer Speicherkapazi­ tät von 30 bis 40 Gigabyte zu erhalten, erfolgt das Ein­ schreiben und Auslesen von Information in die bzw. aus der Magnetplatte mittels eines Dünnfilm-Magnetkopfs, der die zuvor erwähnte Gleichung bzw. Ungleichung erfüllt und bei einer Datenübertragungsgeschwindigkeit von 4,5 bis 6 Mega­ byte/sec.

Diese Maßnahmen wurden aufgrund von Versuchen getroffen, bei denen festgestellt wurde, daß die Linienaufzeichnungs­ dichte und die Spurdichte einer Magnetplatte, die Magnet­ spalttiefe des Dünnfilm-Magnetkopfs und die Drehzahl der Magnetplatte und nicht die Vergrößerung des Platten­ durchmessers zur Erhöhung der Speicherkapazität der Magnet­ platteneinrichtung wichtige Parameter sind.

Derartige Untersuchungen zur Erhöhung der Speicherkapazität einer Magnetplatteneinrichtung auf einen Wert von 30 bis 40 Gigabyte lassen sich dem Stand der Technik nicht entneh­ men.

Im Zusammenhang mit der Erhöhung der Aufzeichnungsdichte der Magnetplatte ist die Poldicke des Dünnfilm-Magnetkopfs bedeutend, der zum Einschreiben und Auslesen von Informa­ tion in die bzw. aus der Magnetplatte verwendet wird. Ins­ besondere ist es erwünscht, die Poldicke des Dünnfilm-Ma­ gnetkopfs zu vermindern, um Information bei einer kleineren Wellenlänge einschreiben zu können. Ist die Poldicke groß, so läßt sich die Linienaufzeichnungsdichte in der Spur nicht erhöhen. Darüber hinaus ist es gewünscht, die Spur­ breite des Magnetkopfs zu verkleinern.

Es läßt sich eine Magnetplattenein­ richtung mit einer derart großen Speicherkapazität von 30 bis 40 Gigabyte realisieren. Die Erfindung gibt darüber hinaus den zu diesem Zweck erforderlichen Aufbau der Ma­ gnetplatten und der Dünnfilm-Magnetköpfe an.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Aufbau einer Magnetplattenein­ richtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung,

Fig. 2 eine vergrößerte Perspektivansicht der Nachbar­ schaft eines Magnetkopfs der Magnetplatteneinrich­ tung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Perspektivansicht der Magnetplatteneinrich­ tung, die in einem vorbestimmten Raum unterge­ bracht ist,

Fig. 4 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Überschreib-Charakteristik und der Spalttiefe,

Fig. 5A und 5B jeweils den Verlauf des Magnetflusses im Spitzenbereich des Magnetkopfs,

Fig. 6 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Poldicke und der Über­ schreib-Charakteristik einerseits und zwischen der Poldicke und der Auflösungscharakteristik anderer­ seits,

Fig. 7A und 7B Darstellungen zur Erläuterung der Abhängig­ keit der Spitzenform des Magnetkopfs in Abhängig­ keit der Aufzeichnungswellenlänge,

Fig. 8 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Koerzitivkraft des Mediums und der Aufzeichnungswellenlänge,

Fig. 9 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Filmdicke des Mediums und der Aufzeichnungswellenlänge,

Fig. 10 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen dem Schwimmanteil (amount of floating) und der Aufzeichnungswellenlänge,

Fig. 11 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Spalttiefe und der Auf­ zeichnungswellenlänge,

Fig. 12 einen Querschnitt durch einen Spitzenbereich eines Dünnfilm-Magnetkopfs, und

Fig. 13 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Aufzeichnungswellenlänge und der Spalttiefe des Dünnfilm-Magnetkopfs einer­ seits sowie zwischen der Aufzeichnungswellenlänge und dem Produkt aus Sättigungsmagnetflußdichte des Kerns und Pollänge andererseits.

Die Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Magnetplat­ teneinrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung, während in Fig. 2 in vergrößerter Perspektivansicht die Nachbarschaft eines Dünnfilm-Magnetkopfs 5 der in Fig. 1 gezeigten Magnetplatteneinrichtung dargestellt ist.

Die die Magnetplatteneinrichtung bildenden Elemente tragen die Bezugszeichen 1 bis 8 und sind in Fig. 1 dargestellt, wobei die Magnetplatteneinrichtung zusätzlich eine Schwing­ spulenmotor-Steuerschaltung (voice coil motor control cir­ cuit bzw. Stimmspulenmotor-Steuerschaltung) aufweist. Eine Basis trägt das Bezugszeichen 1, während eine Spindel mit dem Bezugszeichen 2 versehen ist. Mehrere kreisförmig aus­ gebildete Magnetplatten 4 sind entsprechend der Fig. 1 auf der Spindel 2 übereinanderliegend angeordnet. Gemäß Fig. 2 enthält jeweils eine Magnetplatte 4 eine nichtmagnetische Platte 4a aus Aluminium, usw., die auf einer oder beiden Oberflächen bzw. Seiten mit einer oder mehreren Magnetmate­ rialschichten 4b bedeckt ist. Innerhalb der Magnetmaterial­ schicht 4b befindet sich eine Mehrzahl von Spurrillen (track grooves). Die ebene Aufzeichnungsdichte der Platte 4 liegt bei 7 bis 12 Megabit/cm². Die Spurdichte ist vorzugsweise zu 1500 Spuren pro Inch oder größer ge­ wählt. Die Linienaufzeichnungsdichte wird dagegen vorzugs­ weise auf 12 Kilobit/cm oder mehr eingestellt. Inner­ halb dieser Bereiche von Linienaufzeichnungsdichte und Spurdichte liegt also die ebene Aufzeichnungsdichte, gebil­ det durch das Produkt dieser beiden Größen, die also vor­ zugsweise 7 bis 12 Megabit/cm² beträgt, wie bereits beschrieben.

Auf diese Weise läßt sich die Aufzeichnungsdichte erheblich erhöhen, ohne den Plattendurchmesser signifikant vergrößern zu müssen.

Auch eine erhöhte Aufzeichnungsdichte und vergrößerte In­ formationsspeicherkapazität sind dann nicht von Vorteil, wenn dabei die Datenübertragungsgeschwindigkeit um einen entsprechenden Betrag verringert wird. Liegt die Datenüber­ tragungsgeschwindigkeit bei 4,5 bis 6 Megabyte/sec, so läßt sich das Laden und Wiederauffinden von Daten schnell durchführen. Diese Datenübertragungsgeschwindigkeit wird bestimmt durch das Produkt aus Umfangsgeschwindigkeit der Platte und Linienaufzeichnungsdichte. Da die Linienauf­ zeichnungsdichte 12 Kilobit/cm beträgt, läßt sich ei­ ne Datenübertragungsgeschwindigkeit von 4,5 bis 6 Mega­ byte/sec realisieren, wenn die Plattenrotationsrate zu 3500 min^-1 oder darüber gewählt wird, und zwar für den Fall einer Platte mit einem Durchmesser von 20 bis 28 cm. Die Plattenrotationsrate von 3500 min^-1 stellt eine gewöhnliche Rotationsrate für eine herkömmliche Magnetplatteneinrich­ tung dar und läßt sich leicht erreichen.

Entsprechend der Fig. 1 sind fünf Magnetplatten auf einer Spindel 2 angeordnet, wobei jedoch die Anzahl der Magnet­ platten nicht auf fünf beschränkt ist. In der Magnetplat­ teneinrichtung nach der Erfindung können mehrere Einheiten vorhanden sein, wobei jede Einheit eine Mehrzahl von Plat­ ten auf einer Spindel trägt.

Gemäß Fig. 1 dient ein Motor 3 zum Antreiben der Spindel 2 und damit zur Drehung der Platten 4. Ein für Daten ver­ wendeter Magnetkopf trägt das Bezugszeichen 5. Dagegen ist mit dem Bezugszeichen 5a ein Positionierungsmagnetkopf be­ zeichnet. Ferner sind ein Träger 6, eine Schwingspule 7 (Stimmspule) und ein Magnet 8 vorhanden. Ein Schwingspulen­ motor ist mit der Schwingspule 7 und dem Magneten 8 verbun­ den. Die Positionierung des Kopfs wird durch die Elemente 6, 7 und 8 erreicht. Die Schwingspule 7 und die Magnetköpfe 5 und 5a sind über eine Schwingspulenmotor-Steuerschaltung miteinander verbunden. In Fig. 1 kann die Befehlseinrich­ tung z. B. ein Computersystem sein.

Die Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Perspektivansicht des Ma­ gnetkopfs und der Magnetplatte. Ferner sind dargestellt ein Schlitten 11, eine Aufzeichnungswellenlänge 9 und die Rich­ tung 10 der Plattenrotation. Das Bezugszeichen t gibt die Schwimmhöhe des Magnetkopfs 5 über der Magnetplatte an, al­ so den sogenannten amount of floating, während Tp die Spur­ teilung (track pitch) ist, also der Mittelabstand zwischen den Spuren. Die Schwimmhöhe kann auch als Schwimmanteil be­ zeichnet werden.

Die Fig. 3 zeigt in perspektivischer Darstellung die Anord­ nung mehrerer Magnetplatteneinrichtungen nach der Erfindung innerhalb eines vorbestimmten Raums.

Innerhalb eines Containers 100 befinden sich Kopf-Platten- Einrichtungen (HDA) 101, Gehäuse 102 mit jeweils einer Treiberschaltung und einer Leistungsversorgungsquelle sowie ein Interface 103 (Schnittstellenschaltung) zur Verbindung mit einem Computer. Insgesamt sind acht HDA 101 vorhanden, die in zwei Etagen angeordnet sind, wobei sich in jeder Etage vier DHA 101 befinden. Der Container 100 weist eine Bodenfläche mit einer Seite von 0,5 bis 1,5 m und eine Höhe von etwa 2 m auf.

Die Magnetplatteneinrichtung wird so verwendet, daß neue Information in ein Aufzeichnungsmedium hineingeschrieben wird, in dem sich bereits geschriebene Information befin­ det. Diese Art des Betriebs wird als "Überschreiben" be­ zeichnet. Die zuvor hineingeschriebene Information wird be­ züglich der neu eingeschriebenen Information als Rauschen detektiert. Zum Einschreiben neuer Information in das Me­ dium ist es daher erforderlich, ein Magnetfeld zur Magne­ tisierung des Mediums vom oberen Ende des Magnetkopfs aus zu erzeugen. Insbesondere bei einer Magnetplatte mit großer Speicherkapazität sind diese Überschreib-Eigenschaften von Bedeutung.

Die Intensität des vom oberen Ende des Dünnfilm-Magnetkopfs ausgehenden Magnetfelds wird größer mit geringer werdender Magnetspalttiefe. Daher wurde die Beziehung zwischen den Rauscheigenschaften der Magnetplatteneinrichtung im Über­ schreib-Zustand und der Magnetspalttiefe überprüft und der Einfluß der Magnetspalttiefe zur Vermeidung eines fehler­ haften Betriebs der Platteneinrichtung erforscht.

Die Fig. 12 zeigt einen schematischen Aufbau des oberen Endbereichs des Magnetkerns des Dünnfilm-Magnetkopfs, der bei der Magnetplatteneinrichtung nach der Erfindung zum Einsatz kommt. Diejenige Länge, über die ein unterer Ma­ gnetkern 31 und ein oberer Magnetkern 32 parallel zueinan­ der liegen, stellt die Magnetspalttiefe 38 dar. Das Bezugs­ zeichen 34 markiert die Dicke des unteren Magnetkerns an der der Platte gegenüberliegenden Oberfläche, während das Bezugszeichen 35 die Dicke des oberen Magnetkerns an der entsprechenden und der Platte gegenüberliegenden Oberfläche angibt. Die Magnetspaltlänge ist mit dem Bezugszeichen 33 versehen. Das Bezugszeichen 36 gibt die Poldicke an, wäh­ rend mit dem Bezugszeichen 37 Leiterspulen versehen sind. Bei einer Magnetplatteneinrichtung mit großer Speicherkapa­ zität stellt das Überschreib-System eine bedeutende Ein­ richtung dar, mit deren Hilfe neue Information direkt über bereits eingeschriebene Information geschrieben werden kann. Als Überschreib-Charakteristik ist es erforderlich, einen Absolutwert von 22 dB oder mehr vorzusehen.

Es wurde die Beziehung zwischen der Magnetspalttiefe und der Überschreib-Charakteristik studiert, und zwar für einen Fall mit einer Aufzeichnungswellenlänge von 3,4 µm, einem Schwimmanteil von 0,27 µm (Schwimmhöhe), einem beschichte­ ten Medium mit einer Dicke des Mediums von 0,5 µm (Inhalt an Magnetmaterial 65% oder mehr) und mit einer Koerzitiv­ kraft des Mediums von 35 kA/m. Die erhaltenen Ergebnis­ se sind in Fig. 4 dargestellt. Es läßt sich erkennen, daß die Überschreib-Charakteristik einen hohen Wert aufweist, wenn die Spalttiefe klein ist. Bei Verwendung eines Dünn­ film-Magnetkopfs ist es daher wichtig, die Magnetspalttiefe mit hoher Genauigkeit einzustellen.

Dies liegt daran, daß der vom Magnetkern-Spitzenbereich ausgehende und zum Aufzeichnungsmedium gelangende Magnet­ fluß um so stärker wird, je kürzer die Magnetspalttiefe ist, wie die Fig. 5A und 5B zeigen.

Die Speicherkapazität der Magnetplatteneinrichtung erhöht sich mit immer besser werdender Ausführung des elektroni­ schen Computers. Eine Möglichkeit zur Verbesserung der Ei­ genschaften der Magnetplatteneinrichtung besteht in der Verkürzung der Aufzeichnungswellenlänge.

Für den Fall einer Aufzeichnungswellenlänge von 3,4 µm wur­ den daher zunächst die Zusammenhänge zwischen der Poldicke (Summe aus unterer Magnetkerndicke, oberer Magnetkerndicke und Magnetspaltlänge), der Überschreib-Charakteristik und der Auflösung untersucht, die sich durch das Verhältnis der Signalintensitäten (f₂/f₁) bei zwei verschiedenen Frequen­ zen f₁ und f₂ ergibt, die bei einer Magnetplatteneinrich­ tung verwendet werden, bei der Permalloy mit einer Sätti­ gungsflußdichte von 1 Tesla zur Bildung der Magnetkerne zum Einsatz kommt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Fig. 6 dargestellt. Entsprechend der Fig. 6 nimmt die Überschreib- Charakteristik mit zunehmender Poldicke einen höheren Wert an. Im Gegensatz dazu nimmt die Auflösung mit zunehmender Poldicke ab. Wie oben beschrieben, sollte die Überschreib- Charakteristik einen Absolutwert von 22 dB oder mehr auf­ weisen. Daher muß im vorliegenden Fall die Poldicke 3,1 µm oder größer sein. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse wurde die Optimierung der Auflösung diskutiert. Für den Magnet­ kopf der Magnetplatteneinrichtung wurde eine Pollänge von 3,7 µm verwendet, die den Anforderungen hinsichtlich der Schreib- und Leseeigenschaften genügt, wobei der Wert der Aufzeichnungswellenlänge auf 3,4 µm festgesetzt wurde.

Es wurden zusätzliche Untersuchungen durchgeführt, um die Aufzeichnungswellenlänge noch weiter zu verkürzen und die Aufzeichnungsdichte zu verbessern. Die Ergebnisse sind in den Fig. 7A und 7B gezeigt. Dabei wurde herausgefunden, daß die Poldicke noch weiter verkleinert werden sollte und die Magnetspalttiefe klein sein muß. Als weiteres Ergebnis wur­ de herausgefunden, daß sich die Überschreib-Charakteristik verschlechtert, wenn sich die Poldicke verringert, wie die Fig. 6 zeigt, und daß dann, wenn diese Verschlechterung durch Veränderung der Magnetspalttiefe kompensiert werden soll, die Magnetspalttiefe einen Wert im Bereich von 0,1 µm im Falle einer Aufzeichnungswellenlänge von 2,5 µm annehmen sollte. Es ist schwierig, die Magnetspalttiefe auf eine Größe von 0,1 µm einzustellen. Als Ergebnis weiterer Versu­ che wurde herausgefunden, die Poldicke so dick wie möglich zu wählen, um gute Überschreib-Eigenschaften sicherzustel­ len und eine Toleranz bezüglich der Dimensionsgenauigkeit der Magnetspalttiefe zuzulassen. Wird die Poldicke groß ge­ wählt, so sinkt im Falle der Fig. 6 die Auflösung. Sie läßt sich jedoch durch eine geeignete Signalverarbeitung weiter­ behandeln, z. B. durch eine Bearbeitung der Wellenform. Die Ergebnisse für den Fall einer Aufzeichnungswellenlänge von 3,4 µm wurden zusammengestellt. Dabei wurde herausgefunden, daß die Spalttiefe groß gemacht werden kann, und zwar bei Wahl der Poldicke mit dem konventionell verwendeten Wert von 3,7 µm.

Die Situation bei der Magnetaufzeichnung wird insgesamt durch die Eigenschaft des Magnetkopfs und die des Mediums bestimmt. Es wurde daher ein Dünnfilm-Magnetkopf mit einer Poldicke von 3,7 µm verwendet, wobei die Beziehung zwischen der Aufzeichnungswellenlänge, der Koerzitivkraft des Me­ diums, der Dicke des Mediums und dem Spalt (Schwimmanteil) zwischen dem Medium und dem Magnetkopf untersucht wurde, um eine weitere Verbesserung der Aufzeichnungsdichte zu errei­ chen.

Die erhaltenen Ergebnisse sind in den Fig. 8 bis 10 ge­ zeigt. Die Fig. 8 zeigt die Beziehung zwischen der Auf­ zeichnungswellenlänge λ und der Koerzitivkraft des Mediums, die mit Hc bezeichnet ist. Dagegen zeigt die Fig. 9 die Be­ ziehung zwischen der Aufzeichnungswellenlänge und der Dicke des Mediums, während die Fig. 10 die Beziehung zwischen der Aufzeichnungswellenlänge und dem Abstand zwischen dem Ma­ gnetkopf und dem Medium (Schwimmanteil bzw. amount of float of the head) angibt. Anhand dieser Figuren läßt sich erken­ nen, daß bei gewünschter Erhöhung der Dichte die Dicke des Mediums klein sein sollte und daß mit einer verbesserten Koerzitivkraft des Mediums gearbeitet werden sollte.

Auf diese Weise wurden die Abhängigkeiten für den Schwimm­ anteil h_g, die Filmdicke t_mag des Mediums und die Koerzi­ tivkraft H_c des Mediums von der Aufzeichnungswellenlänge erhalten. Dabei wurden bei einer Aufzeichnungswellenlänge von 3,4 µm der Schwimmanteil auf 0,27 µm (Schwimmhöhe), die Filmdicke des Mediums auf 0,5 µm und die Koerzitivkraft auf 35 kA/m eingestellt, und zwar in Übereinstimmung mit einer tatsächlichen Ausführungsform.

Im folgenden sei angenonmen, daß ein Referenzschwimmanteil den Wert h_gO aufweist. Dann läßt sich der Schwimmanteil h_g durch nachfolgende Gleichung (1) ausdrücken:

Ferner läßt sich die Filmdicke t_mag durch nachfolgende Gleichung (2) ausdrücken:

Die Koerzitivkraft H_c des Mediums ergibt sich zu

Der Ausdruck λ repräsentiert hier die Aufzeichnungswellen­ länge, während λ₀ die oben erwähnte Referenz-Aufzeichnungs­ wellenlänge ist. Die Spalttiefe G_d zur Erzeugung einer Ma­ gnetfeldintensität, die zur Erzielung einer Überschreib- Charakteristik von 22 dB (Absolutwert) durch den Dünnfilm- Magnetkopf erforderlich ist, ergibt sich zu

Durch Einsetzen der Gleichungen (1), (2) und (3) in Glei­ chung (4) läßt sich G_d errechnen, und zwar unter Berück­ sichtigung der Tatsache, daß die Spalttiefe G_d bei den Re­ ferenzwerten der oben erwähnten Größen h_g0, t_mag, H_c0 und λ₀ den Wert von 1,5 µm aufweist. Es wird somit folgender Ausdruck für G_d erhalten:

Anhand dieser Beziehung wird der Zusammenhang zwischen der Aufzeichnungswellenlänge, bei der ein Überschreiben mit 22 dB (Absolutwert) erfolgen kann, und der Spalttiefe erhal­ ten. Das Ergebnis ist in Fig. 11 gezeigt. Unterhalb der dargestellten Linie läßt sich eine Hochleistungsaufzeich­ nung mit einer Überschreib-Charakteristik von 22 dB oder mehr (als Absolutwert gesehen) ausführen.

Als nächstes wurde der Ausdruck P_T in der oben erwähnten Gleichung (1) auf den Wert 3,7 µm festgesetzt. Es wurden Untersuchungen angestellt, um die Magnetspaltlänge weiter zu reduzieren, was der Verbesserung der Aufzeichnungsdichte dient. Dabei wurde herausgefunden, daß bei reduzierter Ma­ gnetspaltlänge die Verteilung des Magnetfelds sprunghafter wird, was zu einer Verbesserung der Auflösung führt. Jedoch wird die interessierende Magnetspalttiefe schmaler als die in Fig. 11 gezeigte, so daß es effektiv ist, die Spaltlänge auf 0,4 µm zu halten, wie bereits zuvor herausgefunden, um die Überschreib-Charakteristik nicht auf weniger als 22 dB (in Absolutwerten gesehen) absinken zu lassen und die Spalttiefe groß zu halten.

Zur Verbesserung der Aufzeichnungs- und Wiedergabeeigen­ schaften des Magnetkopfs wurde die Verwendbarkeit magneti­ scher Materialien mit hoher Sättigungsflußdichte geprüft, die in der Zwischenzeit entwickelt worden sind. Dabei hat sich ergeben, daß die Verwendung eines Magnetmaterials mit hoher Sättigungsflußdichte den Ausdruck P_T in der oben ge­ nannten Gleichung (1) wirksam erhöht, so daß die Sätti­ gungsflußdichte im Vergleich zu Permalloy, das eine Sätti­ gungsflußdichte von 1 Tesla aufweist, den Wert

annimmt. Wie anhand der Gleichung (5) zu erkennen ist, läßt sich in diesem Fall die Spalttiefe G_d ausdehnen.

Die Fig. 13 zeigt die Ergebnisse einer detaillierteren Ana­ lyse der Eigenschaften nach Fig. 11 unter Berücksichtigung der Magnetspalttiefe, des Produkts aus Pollänge (P_T) und Sättigungsflußdichte (B_s) des Kopfkerns sowie unter Berück­ sichtigung der Aufzeichnungswellenlänge.

Im Ergebnis wurde herausgefunden, daß sich die oben erwähn­ te Gleichung (5) näherungsweise auch wie folgt ausdrücken läßt:

G_d ≦ 0,13 P_TB_s (λ + 4,3) -2,1 (6)

Die Verwendung unterhalb der jeweiligen Linien ist möglich.

Claims (21)

1. Dünnfilm-Magnetkopf mit einem unteren Magnetkern, einem oberen Magnetkern, dessen eines Ende ein Ende des unteren Magnetkerns kontaktiert und dessen anderes Ende dem anderen Ende des unteren Magnetkerns unter Bildung eines Spalts gegenüberliegt, und einer den Bereich zwischen den beiden Magnetkernen durchsetzenden Leiterspule, gekennzeichnet durch eine Spalttiefe G_d in µm, die bei einer Aufzeichnungswellenlänge kleiner als 2,5 µm der folgenden Gleichung genügt: näherungsweise der Gleichung:G_d ≦ 0,13 P_TB_s (λ+4,3)-2,1wobei p_T die Poldicke in µm, B_S die Sättigungsmagnetflußdichte des oberen und des unteren Magnetkerns in T und λ die Aufzeichnungswellenlänge in µm sind.

2. Dünnfilm-Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Magnetkern und/oder der untere Magnetkern eine Sättigungsflußdichte aufweisen, die nicht kleiner als 1 Tesla ist.

3. Dünnfilm-Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Leiterspule mit einer Spulenwindungszahl aufweist, die nicht kleiner als 20 ist.

4. Dünnfilm-Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der unteren und oberen Magnetkerne aus einem Laminat gebildet ist, in welchem ein Magnetmaterialfilm und ein nichtmagnetischer Film abwechselnd übereinanderliegend angeordnet sind, wobei die Gesamtschichtzahl 2 oder mehr beträgt.

5. Verwendung des Dünnfilm-Magnetkopfs nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einer Magnetplatteneinrichtung zum Einschreiben und Auslesen von Informationen, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Kopfplatteneinrichtungen (101) mit jeweils einer Mehrzahl von auf einer Rotationsachse (2) angeordneten Magnetplatten (4), die jeweils eine ebene Aufzeichnungsdichte von mehr als 7 Megabit pro Quadratzentimeter aufweisen und durch eine Magnetplatten-Dreheinrichtung (3) zum Drehen der Magnetplatte (4).

6. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ebene Aufzeichnungsdichte bei 7 bis 12 Megabit pro Quadratzentimeter, die Spurdichte bei 600 bis 1200 Spuren pro Zentimeter und die Aufzeichnungswellenlänge im Bereich von 1 bis 2,5 µm liegen.

7. Verwendung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine Linienaufzeichnungsdichte von 12 bis 20 Kilobit pro Zentimeter.

8. Verwendung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetplatten jeweils einen Durchmesser von 20 bis 28 Zentimeter aufweisen.

9. Verwendung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetplatte (4) eine Magnetmaterialschicht (4b) aufweist, die eine Koerzitivkraft besitzt, die nicht kleiner als 48 kA/m ist.

10. Verwendung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Kopf-Platten-Einrichtungen (101) so gewählt ist, daß eine Gesamtspeicherkapazität von nicht weniger als 30 Gigabytes erhalten wird.

11. Verwendung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenübertragungsgeschwindigkeit mindestens 4,5 Megabit pro Sekunde beträgt und daß eine Seite einer Grundfläche 0,5 bis 1,5 Meter und die Höhe nicht größer als 2 Meter ist.

12. Verwendung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß neun Magnetplatten (4) auf einer Rotationsachse (2) angeordnet sind, beide Oberflächen jeweils einer Magnetplatte (4) als Aufzeichnungsebenen ausgebildet sind und die Speicherkapazität einer Kopf-Platten-Einrichtung (101) wenigstens bei 3,8 Gigabits liegt.

13. Verwendung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß neun Schichten von Magnetplatten (4) in jeweils einer Kopf-Platten-Einrichtung (101) vorhanden sind, und daß von sechzehn Oberflächen der neun Magnetplatten (4) mit Ausnahme der obersten und untersten der Oberflächen wenigstens fünfzehn Oberflächen als Aufzeichnungsoberflächen ausgebildet sind.

14. Verwendung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie insgesamt acht Kopf-Platten-Einrich­ tungen (101) enthält.

15. Verwendung nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetmaterialschicht (4b) einer Magnetplatte eine Schicht aus einer Mischung eines Magnet­ materialpulvers und eines Binders enthält, und daß die Dicke der Magnetmaterialschicht 0,15 bis 0,30 µm beträgt.

16. Verwendung nach einem der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetmaterialschicht (4b) einer Magnetplatte aus einem gesputterten Film besteht, der durch Aufsputtern von Magnetmaterial auf die Oberfläche einer nichtmagnetischen Platte (4a) gebildet worden ist, und daß die Dicke der Magnetmaterialschicht nicht größer als 0,1 µm ist.

17. Verwendung nach einem der Ansprüche 5 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche der Magnetmaterial­ schicht (4b) einer Magnetplatte ein Schmierfilm (lubricant film) vorhanden ist, wobei der Film durch ein flüssiges oder festes Schmiermittel gebildet ist und eine Dicke aufweist, die nicht größer als 0,05 µ ist.

18. Verwendung nach einem der Ansprüche 5 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Spurbreite auf der Oberfläche der Magnetmaterialschicht (4b) einer Magnetplatte nicht größer als 9 µm ist.

19. Verwendung nach einem der Ansprüche 5 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Nurschreibkopf und einen Nurlesekopf enthält.

20. Verwendung nach einem der Ansprüche 5 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Nurlesekopf ein MR-Kopf ist.

21. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Nurschreibkopf ein Magnetkopf vom Induktionstyp ist.