DE4026316A1

DE4026316A1 - Thin film magnetic head - uses double slot to provide vertical magnetisation with magnetic medium with separate coils for reading writing

Info

Publication number: DE4026316A1
Application number: DE19904026316
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl Phys Dr Diepers
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1989-08-31
Filing date: 1990-08-20
Publication date: 1991-03-07

Abstract

A thin-film magnetic head has layer type construction on a non-magnetic substrate. The windings form a record/ writing coil (G) and a read/playback coil (L). The slot width (g1) at the magnetic pole (P1, P2, P3) and clearances (15) are larger than slot width (g2) and clearances (16) respectively. The manetic head (K) is constructed so that the memory layer (3) of the recording medium (M) is only influenced by the write coil (5). - Pref. the writing coil (G) is at the front/loading side of the head (K) relative to the movement of the recording medium. The saturation flux density of material (5) is greater than that of materials (6, 7).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Dünnfilm-Magnetkopf mit schichtweisem Aufbau auf einem nicht-magnetischen Substrat für ein Aufzeichnungsmedium mit einer magnetisierbaren Speicher schicht, in welche längs einer Spur Informationen durch senk rechte (vertikale) Magnetisierung einzuschreiben sind, welcher MagnetkopfThe invention relates to a thin film magnetic head layered structure on a non-magnetic substrate for a recording medium with a magnetizable memory layer into which information can be traced along a track right (vertical) magnetization are to be registered, which one Magnetic head

- A magnetic guide body guiding the magnetic flux with two outer magnetic legs and another, because contains intermediate middle magnetic leg, wherein the magnetic poles of the Ma facing the recording medium Gnetschenkel in the (relative) direction of movement of the head with respect to the recording medium seen in succession and arranged with one another with predetermined gap widths are,

undand

- A read-write coil arrangement with two winding parts has, which is each one of the between the middle magnetic leg and the two outer magnetic legs formed outside the area of the magnetic poles Extend spaces.

Ein derart ausgestalteter Dünnfilm-Magnetkopf geht aus der EP-B-01 66 890 hervor.A thin-film magnetic head designed in this way emerges from the EP-B-01 66 890.

Das Prinzip einer senkrechten (vertikalen) Magnetisierung zur Speicherung von Daten in entsprechenden, insbesondere platten förmigen Aufzeichnungsmedien ist allgemein bekannt. Für diese Magnetisierungsart konzipierte Schreib-/Lese-Magnetköpfe weisen zur Führung des magnetischen Flusses im allgemeinen einen Leit körper aus magnetisierbarem Material auf, der bei erheblichen Unterschieden im Detailaufbau und der Materialwahl im allge meinen nach dem bekannten Ringkopfprinzip aufgebaut ist. D.h., man hat ein magnetisches Joch mit zwei Polspitzen, wobei die an den Polspitzen austretenden Streufelder das "Beschreiben" einer Speicherschicht des Aufzeichnungsmediums ermöglichen und umge kehrt die Streufelder der geschriebenen "magnetischen Über gänge" in der Speicherschicht über die Polspitzen gelesen wer den. Schreib- und Lesefunktion werden also durch den magneti schen Fluß über dieselben Magnetjoche eines Magnetkopfes ge führt.The principle of a vertical (vertical) magnetization for Storage of data in appropriate, in particular disks shaped recording media is generally known. For this Magnetic type designed read / write magnetic heads a guide for guiding the magnetic flux in general body made of magnetizable material, which with considerable Differences in the detailed structure and the choice of materials in general mean is built on the well-known ring head principle. That is, one has a magnetic yoke with two pole tips, the on the stray fields emerging from the pole tips "describe" one Enable storage layer of the recording medium and vice versa reverses the stray fields of the written "magnetic over who reads "in the storage layer over the pole tips the. The read and write function is thus through the magneti flow over the same magnetic yokes of a magnetic head leads.

Dies gilt prinzipiell auch für den aus der eingangs genannten EP-B bekannten Magnetkopf, dessen magnetischer Leitkörper drei Magnetschenkel umfaßt. Dieser Leitkörper ist auf der Rückseite eines nicht-magnetischen Substrates in Dünnfilm-Technik aufge baut, wobei das Substrat als Flugkörper gestaltet ist, so daß es aerodynamisch über einem plattenförmigen Aufzeichnungsmedium hinwegzuführen ist. Die drei Magnetschenkel des Leitkörpers bilden an ihren dem Aufzeichnungsmedium zugewandten Polspitzen Magnetpole aus, die in relativer Bewegungsrichtung des Kopfes bezüglich des Aufzeichnungsmediums gesehen hintereinander ange ordnet sind, wobei zwischen den Polspitzen jeweils ein enger Spalt ausgebildet ist. Außerhalb des Bereichs dieser Polspitzen begrenzen jeweils benachbarte Magnetschenkel einen Zwischen raum, der aufgrund einer Vergrößerung des gegenseitigen Abstan des der Magnetschenkel entsprechend erweitert ist. Durch die sich so ergebenden beiden Zwischenräume erstrecken sich die Leiter mindestens einer Schreib-/Lesespulenanordnung. Jeder der beiden Zwischenräume enthält somit einen Wicklungsteil. Bei dem bekannten Magnetkopf sind die Stromflußrichtungen in den beiden Wicklungsteilen so eingestellt, daß mit dem mittleren Magnet schenkel ein Schreibfeld erzeugt wird, wie es für sogenannte Einzelpol-Köpfe typisch ist. Dieses Magnetfeld ist somit erheb lich stärker als das an den Polspitzen der beiden benachbarten Magnetschenkel jeweils erzeugte Feld, so daß der mittlere Ma gnetschenkel praktisch allein der schreibende Schenkel ist. Demgegenüber werden für die Lesefunktion alle drei Magnetschen kel herangezogen.In principle, this also applies to the one mentioned in the introduction EP-B known magnetic head, the magnetic guide body three Includes magnetic leg. This guide body is on the back of a non-magnetic substrate using thin-film technology builds, the substrate is designed as a missile, so that it aerodynamically over a disc-shaped recording medium is to be carried away. The three magnetic legs of the guide body form at their pole tips facing the recording medium Magnetic poles made in the relative direction of movement of the head with respect to the recording medium viewed one after the other are arranged, with a narrow one between the pole tips Gap is formed. Outside the area of these pole tips adjacent magnetic legs limit an intermediate space that due to an increase in mutual distance of which the magnetic leg is expanded accordingly. Through the The resulting two gaps extend Conductor of at least one read / write coil arrangement. Everyone who Both gaps thus contain a winding part. In which Known magnetic head are the directions of current flow in the two Winding parts set so that with the middle magnet leg a writing field is generated, as it is for so-called Single pole heads is typical. This magnetic field is therefore significant Lich stronger than that at the pole tips of the two neighboring ones Magnetic legs each generated field, so that the average Ma gnetschenkel is practically alone the writing leg. In contrast, all three are magnetic for the reading function drawn on.

Es ist bekannt, daß die Erzeugung ausreichend starker magneti scher Schreibfelder ohne Beeinträchtigung der notwendigen hohen Auflösung beim Lesen ein Problem darstellt. Beide Forderungen sind nämlich widersprechend, da generell starke Schreibfelder nur mit einer großen Spaltweite (Abstand zwischen benachbarten Polen auf der dem Aufzeichnungsmedium zugewandten Kopfseite) oder einem großen Polquerschnitt bzw. einer großen Poldicke er reicht werden können. Demgegenüber ist eine hohe Auflösung bei hoher Bitdichte nur mit einer kleinen Spaltweite und/oder dün nen Polen zu erzielen (vgl. z.B. "IEEE Trans. Magn.", Vol. MAG 19, No. 5, Sept. 1983, Seiten 1617 bis 1619). Diese beiden For derungen sind mit dem aus der genannten EP-B zu entnehmenden Magnetkopf nicht ohne weiteres zu erfüllen.It is known that the generation of sufficiently strong magneti scher writing fields without affecting the necessary high Reading resolution is a problem. Both demands are contradictory, because generally strong writing fields only with a large gap width (distance between neighboring Poles on the head side facing the recording medium) or a large pole cross section or a large pole thickness can be enough. In contrast, there is a high resolution high bit density only with a small gap width and / or thin to achieve a pole (cf. e.g. "IEEE Trans. Magn.", Vol. MAG 19, No. 5, Sept. 1983, pages 1617 to 1619). These two for changes are to be found in the EP-B mentioned Magnetic head can not be easily met.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, den Dünn film-Magnetkopf der eingangs genannten Art gemäß diesen Forde rungen auszugestalten. Insbesondere soll er schmale Schreibfel der mit steiler ablaufender Kante und insbesondere auch schmale Lesefelder zu erzeugen vermögen und somit eine entsprechende Anhebung der oberen Schreibfrequenz sowie eine hohe Auflösung beim Lesen ermöglichen.The object of the present invention is therefore the thin Magnetic film head of the type mentioned at the outset in accordance with these requirements design. In particular, it is said to have narrow writing pads the one with a steeper edge and in particular also a narrow one Capable of generating reading fields and thus a corresponding one Raising the upper write frequency and a high resolution enable while reading.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der eine Wicklungsteil als Schreibspule und der andere Wicklungsteil als Lesespule vorgesehen sind, daß im Bereich der Magnetpole die Spaltweite des die Schreibspule enthaltenden Zwischenraums größer als die andere Spaltweite des Zwischenraums mit der Lesespule ist, und daß der Magnetkopf derart ausgestaltet ist, daß bei der Schreibfunktion die Speicherschicht des Aufzeich nungsmediums im wesentlichen nur mit dem der Schreibspule zu zuordnenden äußeren (beim Schreiben bevorzugten) Magnetschenkel umzumagnetisieren ist.This object is achieved in that the one Winding part as a writing coil and the other winding part as Reading coil are provided that in the area of the magnetic poles Gap width of the space containing the writing coil larger than the other gap width of the space with the Is reading coil, and that the magnetic head is designed such that in the write function, the storage layer of the record medium only with that of the writing coil assignable outer (preferred when writing) magnetic legs is to be magnetized.

Die mit dieser Ausgestaltung des Magnetkopfes verbundenen Vor teile sind insbesondere darin zu sehen, daß aufgrund der Tren nung von Schreib- und Lesefunktion sowohl die Schreibfelder für sich als auch die Leseauflösung für sich optimiert werden kön nen. Dabei werden die Schreibfelder praktisch nur mit einem der äußeren, vorzugsweise dem bezüglich der relativen Bewegungs richtung vorlaufenden Magnetschenkel ausgeübt, wobei die beiden anderen Magnetschenkel magnetisch parallelgeschaltet sind. Der Magnetkopf schreibt dann quasi als sogenannter Einzelpol-Ma gnetkopf. Hierfür zu ergreifende Maßnahmen sind an sich be kannt. So ist z.B. der EP-A-02 32 505 ein vertikal magnetisie render Dünnfilm-Magnetkopf zu entnehmen, dessen beide Magnet schenkel hinsichtlich ihres magnetischen Verhaltens in Abhän gigkeit von den magnetischen Eigenschaften der Speicherschicht eines Aufzeichnungsmediums verschieden gestaltet sind. Es läßt sich so ein besonders steiles Schreibfeld aufgrund der Betonung des vorlaufenden Magnetschenkels erzeugen. Ein entsprechendes Schreibfeld soll auch von dem erfindungsgemäßen Magnetkopf her vorgerufen werden, wofür die bekannten Maßnahmen angewandt wer den. Dabei kann vorteilhaft im Polbereich die Spaltweite des die zugeordnete Schreibspule enthaltenden Zwischenraumes ver hältnismäßig groß gemacht werden. Demgegenüber liest der Ma gnetkopf nur mit seinem aus dem anderen äußeren Magnetschenkel und dem mittleren Magnetschenkel gebildeten ringkopfähnlichen Teil, wobei vorteilhaft eine verhältnismäßig kleine Spaltweite zu gewährleisten ist.The associated with this configuration of the magnetic head parts can be seen in particular in that due to the doors The write and read function for both the write fields for itself as well as the reading resolution can be optimized for itself nen. The writing fields are practically only with one of the outer, preferably the relative motion Exercised direction magnetic leg, the two other magnetic legs are magnetically connected in parallel. The Magnetic head then quasi writes as a so-called single pole Ma gnet head. Measures to be taken for this are in themselves knows. For example, EP-A-02 32 505 a vertical magnetisie render thin-film magnetic head, whose two magnets depending on their magnetic behavior the magnetic properties of the storage layer of a recording medium are designed differently. It leaves such a particularly steep writing field due to the emphasis of the leading magnetic leg. A corresponding one Writing field should also come from the magnetic head according to the invention are called for what the known measures are used for the. The gap width of the the associated space containing the write coil ver be made relatively large. In contrast, Ma reads gnetkopf only with his from the other outer magnetic leg and the middle magnetic leg formed ring head-like Part, advantageously a relatively small gap is to be guaranteed.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Magnetkopfes gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.Advantageous embodiments of the magnetic head according to the invention emerge from the dependent claims.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird nachfolgend auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren Fig. 1 ein Ausführungsbei spiel eines erfindungsgemäßen Magnetkopfes als Längsschnitt schematisch veranschaulicht ist. Fig. 2 zeigt schematisch eine Aufsicht auf den Polspiegel dieses Magnetkopfes. In den Figuren sind sich entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen ver sehen.To further explain the invention, reference is made below to the drawing, in FIG. 1 of which an exemplary embodiment of a magnetic head according to the invention is schematically illustrated as a longitudinal section. Fig. 2 shows schematically a top view of the pole mirror of this magnetic head. In the figures, corresponding parts are seen with the same reference numerals.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Magnetkopf nach der Erfindung wird von an sich bekannten dreischenkligen Ausführungsformen für das Prinzip der senkrechten (vertikalen) Magnetisierung ausgegangen (vgl. z.B. die genannte EP-B-01 66 890). Der in der Figur all gemein mit K bezeichnete, in Dünnfilm-Technik zu erstellende Kopf, der z.B. während seiner Schreibfunktion gezeigt sein soll, wird von einem Substrat 2 getragen, das z.B. die Rück seite eines gebräuchlichen, auch als Flugkörper bezeichneten Elementes bildet und in der Figur nur als Teil angedeutet ist. Das Substrat kann z.B. aus TiC mit etwa 30% Al₂O₃-Anteil be stehen. Der Kopf K ist relativ zu einem an sich bekannten, ver tikal zu magnetisierenden Aufzeichnungsmedium M in geringer Flughöhe f von beispielsweise 0,2 µm über einer Speicherschicht 3 dieses Mediums längs einer Spur zu führen. Die Speicher schicht besteht z.B. aus einer CoCr-Legierung, die sich gegebe nenfalls auf einer weichmagnetischen Unterlage, z.B. aus einer NiFe-Legierung, befindet. In der Figur ist die relative Bewe gungsrichtung des Aufzeichnungsmediums M bezüglich des Magnet kopfes K durch eine mit v bezeichnete gepfeilte Linie angedeu tet.The magnetic head according to the invention shown in FIG. 1 is based on three-legged embodiments known per se for the principle of vertical (vertical) magnetization (see, for example, EP-B-01 66 890). The generally designated K in the figure, to be created in thin-film technology, which is to be shown, for example, during its writing function, is carried by a substrate 2 , which, for example, forms the back of a common element, also referred to as a missile, and in the figure is only indicated as part. The substrate can be made of TiC with about 30% Al ₂ O ₃ content, for example. The head K is relative to a known, ver tical to be magnetized recording medium M at a low altitude f of, for example, 0.2 microns above a storage layer 3 of this medium to run along a track. The storage layer consists, for example, of a CoCr alloy, which may be on a soft magnetic base, for example of a NiFe alloy. In the figure, the relative direction of movement of the recording medium M with respect to the magnetic head K is indicated by an arrow line denoted by v.

Der Magnetkopf K weist einen magnetischen Leitkörper 4 mit drei Magnetschenkeln 5 bis 7 auf, die weitgehend und insbesondere an ihren dem Aufzeichnungsmedium M zugewandten Polspitzen 8 bis 10 zumindest annähernd senkrecht zur Oberfläche des Aufzeichnungs mediums M ausgerichtet sind und dort jeweils einen Magnetpol P1, P2 bzw. P3 bilden. Die Magnetschenkel werden vorteilhaft aus einem Material mit hoher Sättigungsmagnetisierung und/oder hoher Permeabilität hergestellt. Jeder der Magnetschenkel 5 bis 7 kann außerhalb von die Polspitzen 8 bis 10 enthaltenden Be reichen noch mit mindestens einer zusätzlichen, verhältnismäßig dicken Schicht aus magnetischem Material verstärkt sein. Solche zusätzlichen Verstärkungsschichten können vorteilhaft zur Ver ringerung des magnetischen Widerstandes in dem magnetischen Leitkörper 4 dienen und lassen sich außerdem auch für eine angestrebte Asymmetrierung des Feldverlaufes des Schreibfeldes heranziehen. Wie ferner in Fig. 1 angedeutet ist, kann sich vorteilhaft der äußere, bezüglich der relativen Bewegungsrich tung v vorlaufende Magnetschenkel 5 in einer wannenartigen Vertiefung 13 des Substrates 2 befinden. Derartig versenkt angeordnete Magnetschenkel sind allgemein bekannt (vgl. z.B. EP-B-01 85 289 oder DE-Gbm 88 15 595).The magnetic head K has a magnetic guide body 4 with three magnetic legs 5 to 7 , which are largely and in particular at their pole tips 8 to 10 facing the recording medium M at least approximately perpendicular to the surface of the recording medium M and there in each case a magnetic pole P 1 , P Form 2 or P 3 . The magnetic legs are advantageously made from a material with high saturation magnetization and / or high permeability. Each of the magnetic legs 5 to 7 can be rich outside of the pole tips 8 to 10 containing Be further reinforced with at least one additional, relatively thick layer of magnetic material. Such additional reinforcement layers can advantageously be used to reduce the magnetic resistance in the magnetic guide body 4 and can also be used for a desired asymmetry of the field profile of the writing field. As is further indicated in FIG. 1, the outer, in relation to the relative direction of movement v leading magnetic leg 5 can advantageously be located in a trough-like recess 13 of the substrate 2 . Magnetic legs arranged in this way are generally known (cf., for example, EP-B-01 85 289 or DE-Gbm 88 15 595).

Folglich ist in einem mittleren Bereich 14 des Magnetkopfes K der Zwischenraum zwischen dem in das Substrat 2 versenkten Ma gnetschenkel 5 und dem mittleren Magnetschenkel 6 gegenüber der Spaltweite g1 erweitert, da der Magnetschenkel 5 in diesem Be reich auf einen größeren Abstand a1 bezüglich des mittleren, praktisch ebenen Magnetschenkels 6 führt. Der sich so ergebende erweiterte erste Zwischenraum ist mit 15 bezeichnet. In ent sprechender Weise ist in diesem mittleren Kopfbereich 14 zwi schen dem mittleren Magnetschenkel 6 und dem anderen äußeren, bezüglich der relativen Bewegungsrichtung v nachlaufenden Schenkel 7 ein Abstand a2 eines erweiterten zweiten Zwischen raumes 16 ausgebildet. Außerhalb des Bereiches 14 sind auf der dem Aufzeichnungsmedium M abgewandten Seite die drei Magnet schenkel 5 bis 7 in bekannter Weise in einem Verbindungsbereich 17 wieder zusammengeführt.Consequently, in a central region 14 of the magnetic head K the gap between the recessed in the substrate 2 Ma gnetschenkel 5 and the central magnetic leg 6 with respect to the gap width g 1 is expanded because the magnetic leg 5 in this Be rich to a larger distance a 1 with respect to middle, practically flat magnetic leg 6 leads. The resulting expanded first intermediate space is designated by 15 . In a corresponding manner, a distance a 2 of an expanded second intermediate space 16 is formed in this central head region 14 between the central magnetic leg 6 and the other outer leg 7 trailing with respect to the relative direction of movement v. Outside the area 14 , the three magnetic legs 5 to 7 are merged in a known manner in a connecting area 17 on the side facing away from the recording medium M.

Für die Schreib- und Lesefunktion ist der Magnetkopf K mit einer Spulenanordnung 19 versehen, die aus zwei voneinander elektrisch unabhängigen, ein- oder mehrlagigen flachen Wicklungsteilen 20 und 21 gebildet wird. Die Stromleiter dieser beispielsweise in bekannter Planartechnik zu erstellenden Wicklungsteile erstrecken sich dabei entweder durch den dem Substrat 2 näherliegenden Zwischenraum 15 oder durch den be züglich des Substrates 2 weiter entfernten Zwischenraum 16. In der Figur sind nur die vorderen, dem Aufzeichnungsmedium zuge wandten Wicklungshälften dieser Wicklungsteile wiedergegeben, wobei der magnetische Rückschluß der Magnetschenkel 5 bis 7 bzw. deren Verbindungsbereich 17 quasi als Spulenmitte anzu sehen ist (vgl. z.B. die EP-A-01 66 890, Fig. 1). Gemäß der Erfindung soll jeder der beiden Wicklungsteile so voneinander getrennt schaltbar sein, daß mit einem Wicklungsteil allein die Schreibfunktion und mit dem anderen Wicklungsteil allein die Lesefunktion ausgeübt werden. Vorteilhaft wird der dem vorlau fenden Magnetschenkel 5 zugeordnete Wicklungsteil 20 in dem Zwischenraum 15 als Schreibspule S und der Wicklungsteil 21 in dem anderen Zwischenraum 16 als Lesespule L vorgesehen.For the write and read function, the magnetic head K is provided with a coil arrangement 19 , which is formed from two flat winding parts 20 and 21 that are electrically independent of one another, or have multiple layers. The current conductors of these winding parts to be created, for example, in known planar technology extend either through the intermediate space 15 closer to the substrate 2 or through the intermediate space 16 that is further away with respect to the substrate 2 . In the figure, only the front winding halves of these winding parts facing the recording medium are shown, the magnetic yoke of the magnetic legs 5 to 7 or their connecting region 17 being seen as the center of the coil (see, for example, EP-A-01 66 890, Fig. 1). According to the invention, each of the two winding parts should be able to be switched separately from one another in such a way that with one winding part alone the write function and with the other winding part only the reading function. The winding part 20 assigned to the vorlau fenden magnetic leg 5 is advantageously provided in the space 15 as a write coil S and the winding part 21 in the other space 16 as a read coil L.

Der in Fig. 1 gezeigte Magnetkopf K kann insbesondere nach folgenden wesentlichen Verfahrensschritten hergestellt werden, die anschließend aufgelistet sind:The magnetic head K shown in FIG. 1 can be manufactured in particular according to the following essential process steps, which are listed below:

- Provision of the substrate 2, for example made of TiC / Al 2 O.
- Etching the recess 13 into the substrate 2, for example by ion beam etching. The vertical length of the recess 13 should be greater than the extent of the front coil half te of the write coil S and the width should be greater than the width of the magnetic leg 5 .
- Application of the at least one magnetic leg 5 form the magnetic layer by means of sputtering or vapor deposition or galvanic deposition.
- Structuring the magnetic leg 5 .
- Application and structuring of a first insulation layer 23 , preferably made of SiO 2 or Al 2 O 3 . The longitudinal thickness of this layer defines the gap width g 1 in the pole area.
- To form the writing coil S: sputtering or galvanic deposition of a Cu layer, structuring of the coil with an ampere turn number of 1 to 2, e.g. for a he excitation current of 40 mA at 30 turns.
- Leveling the coil S and depression, for example with photoresist, so that the lacquer surface closes with the surface of the first insulation layer 23 .
- Application of the at least one magnetic layer 6 forming the central magnetic leg and structuring for magnetic angle.
- Applying and structuring a second insulation layer
- 24 , whose longitudinal thickness in the pole area defines the gap width g 2 .
- For the formation of the reading coil L: application and structuring a double layer spool from e.g. Cu by e.g. Sputtering or galvanic deposition alternating with application and Structuring photoresist leveling layers.
- Application of the at least one magnetic layer forming the outer magnetic leg 7 and structuring to the magnetic leg.
- Generation of the common pole mirror of the magnetic poles P 1 , P 2 , P 3 by mechanical separation and polishing of the pole faces. Corresponding methods are generally known (see, for example, EP-A-02 00 015).

Der erfindungsgemäße Schreib-/Lesekopf K besteht somit aus einem dem Substrat 2 zugewandten Teil für die Schreibfunktion mit den Polen P1, P2 und P3 sowie mit der Schreibspule S und einem äußeren Teil für die Lesefunktion, bestehend aus den Polen P2 und P3 sowie der Lesespule L. Beim Schreiben dieses Kopfes wird dann durch die Spule S ein magnetischer Fluß er zeugt, der über den Pol P1 an der Polspiegelfläche austritt und nach Passieren des Aufzeichnungsmediums M über die beiden Pole P2 und P3 in den Kopf zurückfließt und über den gemein samen Polrückschluß des Verbindungsbereiches 17 wieder den Pol P1 erreicht. Durch die Wahl der magnetischen Eigenschaften der einzelnen Magnetschenkel 5 bis 7 und der geometrischen Dimen sionierung der Polquerschnitte, insbesondere der Schichtdicken im Bereich der Polspitzen 8 bis 10, kann dabei erreicht werden, daß das an der Polfläche des Poles P1 austretende Magnetfeld deutlich stärker ist als das an den Polen P2 und/oder P3 aus tretende Feld. D.h., das Feld des Poles P1 ist im Übergangsbe reich vom Pol P1 zu Pol P2 (und Pol P3) in Richtung der Schicht normalen scharf begrenzt, d.h., es hat dort eine steile Schreibflanke. Demgegenüber verläuft das Feld im Bereich der Pole P2 und/oder P3, ebenfalls gemessen an den Polflächen, flach (vgl. die EP-A-02 32 505). Die Folge davon ist, daß dieses Feld der Pole P2 und P3 nicht in der Lage ist, eine Magnetisierung bzw. Ummagnetisierung in der Speicherschicht des Aufzeichnungsmediums zu bewirken. Somit wird also mit der ablaufenden Kante des vorlaufenden Pols P1 ein scharfer Magne tisierungsübergang in der Speicherschicht geschrieben. Der diesen Pol P1 aufweisende Magnetschenkel 6 wird deshalb auch als äußerer, beim Schreiben bevorzugter Schenkel bezeichnet.The read / write head K thus consists of a part facing the substrate 2 for the write function with the poles P 1 , P 2 and P 3 and with the write coil S and an outer part for the read function, consisting of the poles P 2 and P 3 and the reading coil L. When writing this head, a magnetic flux is then generated by the coil S, which emerges via the pole P 1 at the pole mirror surface and after passing through the recording medium M via the two poles P 2 and P 3 in the Head flows back and reaches the pole P 1 again via the common pole yoke of the connection region 17 . Through the choice of the magnetic properties of the individual magnetic legs 5 to 7 and the geometric dimensioning of the pole cross sections, in particular the layer thicknesses in the region of the pole tips 8 to 10 , it can be achieved that the magnetic field emerging at the pole face of the pole P 1 is significantly stronger than the field emerging at the poles P 2 and / or P 3 . Ie, the field of the pole P 1 is in the transition region from the pole P 1 to pole P 2 (and pole P 3 ) in the direction of the layer normal sharply delimited, that is, it has a steep write edge there. In contrast, the field in the area of the poles P 2 and / or P 3 , also measured at the pole faces, runs flat (cf. EP-A-02 32 505). The consequence of this is that this field of poles P 2 and P 3 is unable to cause magnetization or reversal of magnetization in the storage layer of the recording medium. Thus, with the trailing edge of the leading pole P 1, a sharp magnetization transition is written in the storage layer. The magnetic leg 6 having this pole P 1 is therefore also referred to as the outer leg, which is preferred when writing.

Um ein derartiges Schreibfeld zu erzeugen, können vorteilhaft die in der relativen Bewegungsrichtung v zu messenden Schicht dicken d1, d2 und d3 der Magnetschenkel 5 bis 7 im Polbereich vorteilhaft näherungsweise wie folgt gewählt werden:
d1(P1) zwischen 0,5 und 3 µm, d2(P2) und/oder d3(P3) zwischen 0,1 und 1 µm.In order to generate such a writing field, the layers d 1 , d 2 and d 3 of the magnetic legs 5 to 7 in the pole region to be measured in the relative direction of movement v can advantageously be selected approximately as follows:
d 1 (P 1 ) between 0.5 and 3 µm, d 2 (P 2 ) and / or d 3 (P 3 ) between 0.1 and 1 µm.

Das Verhältnis von d1: (d2+d3) kann vorteilhaft < 1 sein und insbesondere etwa 1,5 betragen. Voraussetzung ist dabei, daß alle Magnetschenkel 5 bis 7 aus dem gleichen Material bestehen und näherungsweise gleiche Sättigungsmagnetisierung und Permea bilität aufweisen. Daneben ist es aber auch möglich, unter schiedliche Materialien mit unterschiedlichen magnetischen Pa rametern für die einzelnen Magnetschenkel vorzusehen. Es sind so sehr unterschiedliche Kombinationen möglich. Bedingung ist in jedem Fall, daß die an den Polflächen austretenden Felder die Schreibfunktion quasi als Einzelpol-Kopf gewährleisten, d.h., daß die Speicherschicht 3 im wesentlichen nur mit dem der Schreibspule S zuzuordnenden äußeren Magnetschenkel 5 umzuma gnetisieren ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der schrei bende äußere Magnetschenkel 5 aus einem Material mit höherer Sättigungsmagnetisierung hergestellt ist als der mittlere Ma gnetschenkel 6 und/oder der andere äußere Magnetschenkel 7. Da bei kann der Polquerschnitt des äußeren schreibenden Schenkels 5 im Polspitzenbereich gegebenenfalls um etwa den gleichen Betrag (Faktor) reduziert werden, wie die Sättigungsmagnetisie rung seines Materials gegenüber dem Material des Schenkels 6 und/oder des Schenkels 7 größer ist.The ratio of d 1 : (d 2 + d 3 ) can advantageously be <1 and in particular be approximately 1.5. The prerequisite here is that all magnetic legs 5 to 7 consist of the same material and have approximately the same saturation magnetization and permeability. In addition, it is also possible to provide different materials with different magnetic parameters for the individual magnetic legs. Very different combinations are possible. Condition is in any case that the emerging at the pole faces fields ensure the write function as a kind of single-pole head, which means that the storage layer is 3 umzuma gnetisieren substantially only with the write coil of the allocated S outer magnetic legs. 5 It when the screaming outer magnetic leg 5 is made of a material with higher saturation magnetization than the central magnetic leg 6 and / or the other outer magnetic leg 7 is particularly advantageous. Since the pole cross section of the outer writing leg 5 in the pole tip area may be reduced by approximately the same amount (factor) as the saturation magnetization of its material compared to the material of the leg 6 and / or the leg 7 is larger.

Da zum Schreiben eine verhältnismäßig große Weite g1 des Spal tes 11 zwischen den Polspitzen 8 und 9 vorteilhaft ist, sollte die Dicke d1 der ersten Isolationsschicht 23 im allgemeinen zwischen 0,2 µm und 2 µm liegen, vorzugsweise 0,2 µm bis 0,7 µm betragen. Es läßt sich dann ein besonders steiler Feldgradient an der ablaufenden Kante des an dem Pol P1 austretenden Schreibfeldes erreichen.Since a relatively large width g 1 of the gap 11 between the pole tips 8 and 9 is advantageous for writing, the thickness d 1 of the first insulation layer 23 should generally be between 0.2 μm and 2 μm, preferably 0.2 μm to 0 . 7 µm. A particularly steep field gradient can then be achieved at the trailing edge of the writing field emerging at the pole P 1 .

Beim Lesen sind nur die Magnetschenkel 6 und 7 aktiv, wobei die Lesesignale über die Lesespule L gewonnen werden. Die Magnet schenkel 6 und 7 können deshalb auch als mittlerer bzw. äuße rer, lesender Magnetschenkel bezeichnet werden. Sie bestehen vorzugsweise aus einem hochpermeablen Material, da der Lesewir kungsgrad mit steigender Permeabilität zunimmt. Für eine hohe Auflösung in der Speicherschicht 3 dicht geschriebener Fluß wechsel sollte im allgemeinen gelten, daß die halbe Weite des Spaltes 13 zwischen den Polspitzen 9 und 10 kleiner als der kleinste aufzulösende Abstand λ der geschriebenen Flußwechsel gewählt wird. Als Spaltweite ist dabei eine effektive Weite an zunehmen, die gleich oder größer als die geometrische Weite g2 ist und näherungsweise gleich dem Abstand der Schwerpunkte der Feldverteilung im Polspitzenbereich angenommen werden kann. Daraus resultiert die Forderung nach verhältnismäßig dünnen Polen P2 und P3 und kleinem geometrischen Polabstand (Spalt weite g2) für hohe Auflösung und damit für den Lesekopfbereich des erfindungsgemäßen Magnetkopfes K. Die Schenkeldicken d2 und d3 sollten deshalb unterhalb 0,5 µm liegen. Außerdem sollte die Spaltweite g2 ebenfalls weniger als 0,5 µm, vorzugsweise weniger als 0,2 µm, betragen.When reading, only the magnetic legs 6 and 7 are active, the reading signals being obtained via the reading coil L. The magnetic legs 6 and 7 can therefore also be referred to as a middle or outer reading magnetic leg. They preferably consist of a highly permeable material, since the reading efficiency increases with increasing permeability. For a high resolution in the storage layer 3 densely written flux change should generally apply that half the width of the gap 13 between the pole tips 9 and 10 is chosen to be smaller than the smallest distance λ to be resolved of the written flux changes. An effective width is to be increased as the gap width, which is equal to or larger than the geometric width g 2 and approximately the same as the distance between the centers of gravity of the field distribution in the pole tip area. This results in the requirement for relatively thin poles P 2 and P 3 and small geometric pole spacing (gap width g 2 ) for high resolution and thus for the reading head area of the magnetic head K according to the invention. The leg thicknesses d 2 and d 3 should therefore be below 0.5 μm lie. In addition, the gap width g 2 should also be less than 0.5 μm, preferably less than 0.2 μm.

Als Grobabschätzung kann für einen mit dem erfindungsgemäßen Magnetkopf K auflösbaren Flußwechsel angenommen werden: FlußwechselabstandAs a rough estimate for one with the invention Magnetic head K resolvable flow changes can be assumed: Flow change distance

Vielfach sind noch höhere Flußwechselabstände λ auflösbar und dementsprechend höhere Flußwechsel- bzw. Speicherdichten er reichbar. Dies hängt insbesondere von der konkreten Ausge staltung der Speicherschicht 3 ab, z.B. ob diese Schicht in einem Aufzeichnungsmedium M allein zur Flußführung dient oder zusätzlich noch eine weichmagnetische, hochpermeable Unter schicht (Keeper) vorgesehen ist. Außerdem besteht eine Abhän gigkeit der Auflösbarkeit insbesondere von dem Wert der Koer zitivfeldstärke H_c des für die Speicherschicht gewählten Mate rials und von der vertikalen Ausdehnung der Polspitzen 8 bis 10 des Kopfes K, der sogenannten Polhöhe h. Beispielsweise kann ein Flußwechselabstand λ von 0,25 µm, der nach dem Prinzip einer vertikalen Magnetisierung ohne weiteres realisierbar ist und etwa 100 kfci (kilo-flux changes per inch) entspricht, mit Werten von d2 = d3 ≈ 0,1 µm und einer Spaltweite g2 von etwa 0,05 µm aufgelöst werden. In der Praxis sind auch dickere Schenkel von z.B. 0,2 µm Dicke noch zulässig.In many cases, even higher flux change spacings λ can be resolved and accordingly higher flux change or storage densities can be achieved. This depends in particular on the specific configuration of the storage layer 3 , for example whether this layer in a recording medium M is used solely for flow guidance or in addition a soft magnetic, highly permeable sub-layer (keeper) is provided. In addition, there is a dependency of the resolvability, in particular, on the value of the coercive field strength H _c of the material chosen for the storage layer and on the vertical extension of the pole tips 8 to 10 of the head K, the so-called pole height h. For example, a flux change spacing λ of 0.25 µm, which can be easily implemented according to the principle of vertical magnetization and corresponds to approximately 100 kfci (kilo-flux changes per inch), with values of d 2 = d 3 ≈ 0.1 µm and a gap width g 2 of about 0.05 microns can be resolved. In practice, thicker legs, for example 0.2 µm thick, are still permissible.

Die Trennung von Schreib- und Lesefunktion bei dem erfindungs gemäßen Magnetkopf K hat einen weiteren Vorteil, der aus der in Fig. 2 dargestellten Aufsicht auf den sogenannten Polspiegel (Flächen der Magnetpole P1, P2, P3) hervorgeht. Der Magnetkopf K kann nämlich in an sich bekannter Weise mit unterschiedlich breiten Polen ausgestattet sein, um so mit breiteren Spuren zu schreiben und schmäleren Spuren zu lesen (vgl. z.B. EP-A- 03 11 855). Da für das Schreiben im wesentlichen nur der Pol P1 verantwortlich ist, wird für diesen vorteilhaft eine größere Polbreite b1 vorgesehen als für die im Falle des Lesens nur aktiven Pole P2 und P3 mit Polbreiten b2 bzw. b3. Unter den Polbreiten b1 bis b3 wird dabei die Ausdehnung des jeweiligen Pols quer zur relativen Bewegungsrichtung v verstanden. Die Polbreiten b2 und b3 brauchen dabei nicht unbedingt, wie gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel angenommen, gleich groß zu sein. Durch geeignete Dimensionierung der Polbreiten b1 bis b3 kann also erreicht werden, daß trotz mechanischer Toleranzen bei der Führung des Magnetkopfes längs einer Spur, dem soge nannten "Servotracking", die Lesespur niemals die Grenzen der Schreibspur berührt oder überschreitet. Dadurch wird ein Mit lesen benachbarter Spur, ein sogenanntes "Cross-reading", unterbunden. Weiterhin wird verhindert, daß Altinformationen, die z.B. bei mehrmaligem Überschreiben einer Spur am Spurrand aufgrund mechanischer Toleranzen eines Servo-Systems oder aufgrund unkontrollierter thermischer Ausdehnungen entstehen, zu Lesefehlern, sogenannten "Bit-errors", führen. Denn diese Informationen werden aufgrund der Ausgestaltung nach Fig. 2 beim Lesen nicht miterfaßt.The separation of the write and read functions in the magnetic head K according to the invention has a further advantage which is apparent from the view of the so-called pole mirror (surfaces of the magnetic poles P 1 , P 2 , P 3 ) shown in FIG. 2. The magnetic head K can namely be equipped in a manner known per se with poles of different widths in order to write with wider tracks and read narrower tracks (cf. for example EP-A-03 11 855). Since essentially only the pole P 1 is responsible for writing, a larger pole width b 1 is advantageously provided for this than for the poles P 2 and P 3 with pole widths b 2 and b 3 that are only active in the case of reading. The pole widths b 1 to b 3 are understood to mean the extent of the respective pole transverse to the relative direction of movement v. The pole widths b 2 and b 3 do not necessarily have to be the same size, as assumed in the exemplary embodiment shown. By suitable dimensioning of the pole widths b 1 to b 3 it can thus be achieved that, despite mechanical tolerances when guiding the magnetic head along a track, the so-called "servo tracking", the reading track never touches or exceeds the limits of the writing track. This prevents reading with the adjacent track, a so-called "cross-reading". Furthermore, it is prevented that old information, which arises, for example, when a track is repeatedly overwritten at the track edge due to mechanical tolerances of a servo system or due to uncontrolled thermal expansion, leads to reading errors, so-called "bit errors". Because this information is not included in the reading due to the configuration according to FIG. 2.

Claims

1. Thin-film magnetic head with layered construction on a non-magnetic substrate for a recording medium with a magnetizable storage layer, in which information is to be written along a track by vertical (vertical) magnetization, which magnetic head

- A magnetic flux leading magnetic guide body with two outer magnetic legs and another, since intermediate middle magnetic leg contains, the magnetic poles facing the recording medium of these magnetic legs in the (relative) direction of movement of the head with respect to the recording medium seen one behind the other and with predetermined gap widths among each other are arranged,

and

has a read / write coil arrangement with two winding parts, each of which extends through one of the gaps formed between the central magnetic leg and the two outer magnetic legs outside the region of the magnetic poles,

dadurch gekennzeichnet,characterized,

- That the one winding part ( 20 ) are provided as a write coil (S) and the other winding part ( 21 ) as a read coil (L),
- That in the area of the magnetic poles (P 1 , P 2 , P 3 ) the gap width (g 1 ) of the gap ( 15 ) containing the writing coil (S) is larger than the other gap width (g 2 ) of the gap ( 16 ) with the reading coil (L) is
- And that the magnetic head (K) is designed such that in the write function, the storage layer ( 3 ) of the recording medium (M) essentially only with the write coil (S) to be assigned to the outer (preferred when writing) magnetic legs ( 5 ) is.

2. Magnetic head according to claim 1, characterized in that the outer, preferred when writing magnetic leg ( 5 ) is seen in the (relative) direction of movement (v) leading magnetic leg.

3. Magnetic head according to claim 1 or 2, characterized in that the outer, when writing be preferred magnetic leg ( 5 ) consists of a material whose saturation magnetization is greater than that of the material of the other magnetic legs ( 6 , 7 ).

4. Magnetic head according to one of claims 1 to 3, characterized in that the central magnetic angle ( 6 ) and / or the reading coil (L) to be assigned outer (reading) magnetic legs ( 7 ) consist of a material with high per meability.

5. Magnetic head according to one of claims 1 to 4, characterized in that the outer, when writing preferred magnetic leg ( 5 ) in a in the substrate ( 2 ) a machined trough-like recess ( 13 ) is at least partially arranged.

6. Magnetic head according to one of claims 1 to 5, characterized in that the gap width (g 1 ) of the intermediate space ( 15 ) with the writing coil (S) in the pole region between 0.2 µm and 2 µm, preferably between 0.2 µm and 0.7 µm.

7. Magnetic head according to one of claims 1 to 6, characterized in that the gap width (g 2 ) of the intermediate space ( 16 ) with the reading coil (L) in the pole area is less than 0.5 µm, preferably less than 0.2 µm.

8. Magnetic head according to one of claims 1 to 7, characterized in that the outer, preferred when writing magnetic leg ( 5 ) in the pole region has a greater thickness (d 1 ) than each of the other two (reading) magnetic legs ( 6 , 7 ) .

9. Magnetic head according to claim 8, characterized in that the thickness (d 1 ) of the outer, preferred when writing magnetic leg ( 5 ) is in the pole area between 0.2 µm and 3 µm.

10. Magnetic head according to claim 8 or 9, characterized in that in the pole region, the thickness (d 2 ) of the central magnetic leg ( 6 ) and the thickness (d 3 ) of the reading coil (L) to be assigned outer (reading) magnetic leg ( 7 ) are each between 0.1 µm and 1 µm.

11. Magnetic head according to one of claims 8 to 10, characterized in that for the thickness (d 1 ) of the outer, preferred when writing magnetic leg ( 5 ) and for the thickness (d 2 , d 3 ) of the other two magnetic legs ( 6 , 7 ) applies:

12. Magnetic head according to one of claims 1 to 11, characterized in that in the pole region, the outer, preferred when writing magnetic leg ( 5 ) has a greater width (b 1 ) than each of the other two Ma gnetschenkel ( 6 , 7 ).