DE68923010T2

DE68923010T2 - Schwebender Verbundmagnetkopf.

Info

Publication number: DE68923010T2
Application number: DE68923010T
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Iwata; Toshikazu Nishiyama; Kazumi Noguchi; Tadashi Shinohara; Shigekazu Suwabe
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1988-01-28
Filing date: 1989-01-26
Publication date: 1996-02-08
Anticipated expiration: 2009-01-27
Also published as: DE68923010D1; US5010431A; EP0326140A2; JPH06101090B2; JPH0256709A; EP0326140B1; EP0326140A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft einen schwebenden Verbundmagnetkopf zur Verwendung in einem Magnetplattenlaufwerk auf solche Weise, daß er etwas über einem magnetischen Aufzeichnungsmedium schwebt, und spezieller betrifft sie einen schwebenden Verbundmagnetkopf nicht nur mit ausgezeichneten Aufzeichnungs-Wiedergabe-Eigenschaften, sondern auch mit guter Ebenheit seiner Luftlagerungsfläche.
Als Magnetköpfe, wie sie zum Schreiben und Lesen von Information bei magnetischen Plattengeräten verwendet werden, werden in großem Umfang schwebende Magnetköpfe verwendet, wie im US-Patent 3,823,416 und in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 57-569 gezeigt. Ein derartiger schwebender Magnetkopf besteht aus einem Gleitstück, dessenhinterende mit einem Magnetspalt versehen ist, wobei dergesamte Gleitstückkörper aus einem oxidischen Magnetmaterialmit hoher Permeabilität besteht.
Ein schwebender Magnetkopf steht dann, wenn eine magnetische Platte steht, durch die Kraft einer Feder in leichtem Kontakt mit der magnetischen Platte, jedoch übt die Luft über der magnetischen Platte dann, wenn diese gedreht wird, eine nach oben wirkende Kraft auf die Unterseite des Gleitstücks aus, wodurch der Magnetkopfüber der magnetischen Platte schwebt. Wenn sich die magnetische Platte zu drehen beginnt, oder wenn sie anhält, kommt der Magnetkopf in Gleitkontakt mit ihr. Hier wird nun der Kontaktzustand des Magnetkopfs zur magnetischen Platte, wenn die magnetische Platte angehalten wird, im einzelnen erläutert. Zunächst wird die Strömung der Luft an der Oberfläche allmählich langsam, wenn die Drehzahl der magnetischen Platte verringert wird. Wenn der Magnetkopf an Auftriebskraft verliert, stößt er mit der Plattenoberfläche zusammen und springt durch Wechselwirkungskräfte hoch und fällt dann wieder auf die Plattenoberfläche zurück. Diese Bewegung wird wiederholt und der Magnetkopf gleitet auf der Platte, bis schließlich Stillstand erreicht wird. Demgemäß sollte der Magnetkopf Stößen beim Starten und Anhalten standhalten, wobei derartige Eigenschaften manchmal als CSS(Contact Start Stop)-Eigenschaften bezeichnet werden.
Schwebende Magnetköpfe, die aus Ferrit bestehen, das ein oxidisches Magnetmaterial mit hoher Permeabilität ist, verfügen über relativ gute CSS-Eigenschaften, jedoch weisen Ferrite kleine magnetische Sättigungsflußdichte auf, so daß keine ausreichend hohe Aufzeichnungsdichten erzielt werden können, um Medien mit hohen Koerzitivkräften zu bespielen. Speziell gilt, daß selbst bei einem Mn-Zn-Ferrit mit relativ hoher magnetischer Sättigungsflußdichte Bs der Wert Bs höchstens ungefähr 0,5 T beträgt.
Es stellte sich dann heraus, daß zum Erzielen von Werten Bs von 0,8 T oder mehr ein Magnetkopf wünschenswerterweise in seinem Magnetspalt mit einer dünnen Schicht aus magnetischem Metall versehen wird. Z.B. schlägt die Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 58-14311 einen schwebenden Magnetkopf vor, der aus einem Ferrit besteht und nur in einem Magnetspaltabschnitt desselben mit einer magnetischen Metallschicht mit hoher magnetischer Sättigungsflußdichte versehen ist. Jedoch weist der magnetische Wandlungsteil in diesem Magnetkopf nach dem Versehen mit Spulenwicklungen große Induktivität auf, so daß die Resonanzfreguenz niedrig ist, was bedeutet, daß er beim Aufzeichnen und Wiedergeben mit hoher Frequenz nachteilig ist. Hierbei beruht die große Induktivität auf der Tatsache, daß der gesamte Magnetkopf aus magnetischem Material besteht. Demgemäß sollte, um niedrige Induktivität zu erzielen, der Magnetkreis klein gemacht werden. Aus diesem Gesichtspunkt her offenbart das US-Patent 3,562,444 einen schwebenden Verbundmagnetkopf, bei dem ein magnetischer Kern in ein nichtmagnetisches Gleitstück eingebettet und an diesem befestigt ist, ohne daß der gesamte Magnetkopf aus magnetischem Material besteht.
Ferner schlugen die Erfinder in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 61-199219 einen schwebenden Magnetkopf vor, bei dem ein Magnetkern in ein nichtmagnetisches Gleitstück eingebettet ist.
Aus dem Vorstehenden hat sich herausgestellt, daß zum Erzielen eines schwebenden Verbundmagnetkopfs mit guten Aufzeichnungseigenschaften hinsichtlich Aufzeichnungsmedien mit hoher Koerzitivkraft und kleiner Induktivität ein Magnetkern durch ein Mn-Zn-Ferrit-Substrat mit hohem Wert Bs der magnetischen Sättigungsflußdichte bestehen sollte und er mit einer dünnen magnetischen Schicht mit hohem Wert Bs im Magnetspaltabschnitt beschichtet sein sollte, wobei ein solcher Magnetkern in ein nichtmagnetisches Gleitstück eingebettet sein sollte. Ein Beispiel für derartige Magnetköpfe ist von den Erfindern in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 60-154310 dargelegt.
Ferner schlug die Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 30 61-199217 einen Magnetkopf vor, bei dem der Magnetspaltabschnitt eines Magnetkerns X-förmig ist. In diesem X-förmigen Magnetspalt weist jedoch jedes Kernstück einen scharf zugespitzten Abschnitt auf, der mit einer magnetischen Dünnschicht mit hohem Wert Bs beschichtet ist und parallel geschliffen ist, um den Magnetspalt festzulegen. Demgemäß sollte die magnetische Dünnschicht mit hohem Wert Bs zum Erzielen einer gewünschten Spurbreite relativ große Dicke aufweisen.
Ferner ist es zum Erhalten eines schwebenden Verbundmagnetkopfs mit hoher Leistungsfähigkeit wichtig, im Verlaufder Rotation einer magnetischen Platte stabile Schwebehöhebeizubehalten.
Während sich die magnetische Platte dreht, bewegt sichauch die Luft auf ihrer Oberfläche, um auf die Unterseite des Gleitstücks eine Kraft nach oben auszuüben. Demgemäß schwimmt der Magnetkopf während der Drehung der magnetischen Platte auf derselben. Der Abstand des Magnetkopfs von der magnetischen Platte wird als Schwimmhöhe bezeichnet, die Jahr für Jahr wegen des Zuwachses der Aufzeichnungsdichte magnetischer Plattengeräte abnimmt. Gemäß Computer Storage Industry Service (Section of Rigid Disk Drive), wie von Dataquest, 1984, herausgegeben, Seiten 2.2-6, hat die Schwebehöhe 10 Mikrozoll (0,25 um) erreicht. Um eine derartige Submikrometer-Schwebehöhe während der Drehung einer magnetischen Platte stabil zu halten, ist es erforderlich, daß die Luftlagerungsfläche des Magnetkopfs gute Ebenheit aufweist. Da das Schweben des Magnetkopfs durch eine Luftströmung erzielt wird, die durch den Spalt zwischen der Schwebefläche des Magnetkopfs (Unterseite des Gleitstücks) und der Oberseite des Aufzeichnungsmediums hindurchströmt, kann kein stabiler Schwebezustand ohne gute Ebenheit der Schwebefläche des Magnetkopfs erzielt werden.
Im Fall eines Magnetkopfs, wie er im US-Patent 3,823,416 offenbart ist, wird auf einfache Weise gute Ebenheit erzielt, da die Luftlagerungsfläche, die so wirkt, daß sie das Schweben eines Magnetkopfs hervorruft, durch einen einstückigen Körper aus einem Ni-Zn-Ferrit oder einem Mn-Zn-Ferrit gebildet wird. Jedoch sollte im Fall eines Verbundmagnetkopfs, der durch Einbetten eines Magnetkerns in einen Schlitz eines nichtmagnetischen Gleitstücks, durch Fixieren des Magnetkerns mit Glas und durch anschließendes Schleifen und Polieren seiner Luftlagerungsfläche erhalten wird, dem Verbessern seiner Ebenheit spezielle Aufmerksamkeit geschenkt werden. Dies wegen der Tatsache, daß es extrem schwierig ist, die Luftlagerungsfläche mit solchem Ausmaß zu schleifen, daß der Magnetkern und das Verbindungsglas vollständig in derselben Ebene wie das nichtmagnetische Gleitstück liegen.
Demgemäß sind die erwünschten Eigenschaften für einen Magnetkopf zur Verwendung mit einer magnetischen Platte (1) ausreichende Bespielbarkeit im Hinblick auf Medien mit hoher Koerzitivkraft, (2) niedrige lnduktivität, (3) hohe Abspielleistung, ohne daß es zu Schwingungen aufgrund extremer Spannungen in einer magnetischen Schicht mit hohem Wert Bs kommt, und (4) ausgezeichnete CSS-Eigenschaften.
Aus I.E.E.E. TRANSACTIONS ON MAGNETICS, Vol. 23, No. 5, Sept. 1987, New York, Seiten 2931-2933, Nishiyama: "Recording chracteristics of metal-in-gap mini composite head" ist ein Magnetkopf mit Kernen mit W-förmigem Einschnitt bekannt, der den Spalt im Kopf festlegt, um eines der Kernstücke in der Spaltebene mit einer Schicht aus Fe-Al-Si zu versehen.

AUFGABE UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Demgemäß ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen schwebenden Verbundmagnetkopf zu schaffen, bei dem die vorstehend genannten Schwierigkeiten überwunden sind.
Als Ergebnis einer intensiven Forschung im Hinblick auf die vorstehend genannte Aufgabe hat es sich herausgestellt, daß durch Ausbilden eines Magnetkopfs mit einem Paar Kernstücke, deren einander zugewandte Flächen eben sind, durch Versehen des Magnetkerns in seiner Spurfläche mit einer Aussparung zum Beschränken der Spurbreite, durch Beschränken der Tiefe der Aussparung auf einen speziell beschränkten Bereich und durch Fixieren des Magnetkerns in einem Schlitz eines nichtmagnetischen Gleitstücks mit einer Glasschicht mit ausreichender Dicke, die an beiden Seiten des Magnetkerns eingefüllt ist, ein schwimmender Verbundmagnetkern mit guter Ebenheit seiner Luftlagerungsfläche wie auch mit den oben genannten Eigenschaften erhalten werden kann. Ein derartiger Magnetkopf ist aus GB-A-2.154.359 bekannt. Die Erfindung beruht auf dieser Erkenntnis.
Demgemäß weist der erfindungsgemäße schwebende verbundmagnetkopffolgendes auf:
- ein Gleitstück aus nichtmagnetischer Keramik mit Seitenschienen, die auf beiden Seiten des Kopfes in Längsrichtung verlaufen;
- einen in Längsrichtung im Gleitstück verlaufenden Schlitz;
- und einen Magnetkern, der aus zwei Kernstücken besteht, die mittels einer ersten Glasschicht miteinander verbunden sind und in dem Schlitz mittels einer beidseitig des Magnetkerns eingebrachten zweiten Glasschicht befestigt sind, wobei flache gegenüberliegende Flächen der Kernstücke zur Bildung eines Magnetspaltes parallel zueinander liegen, wobei der Magnetkern in seiner Spurfläche mit einer Aussparung versehen ist, die sich in Längsrichtung über die gesamte Länge des Magnetkerns zur Begrenzung einer Spurbreite erstreckt,
dadurch gekennzeichnet, daß
(a) die Aussparung eine Tiefe (D) von 20-200 um aufweist;
(b) die Tiefe (Gd) des Magnetspaltes 2-20 um beträgt;
(c) mindestens eine der gegenüberliegenden Flächen mit einer Fe-Al-Si-Dünnschicht versehen ist; und
(d) die verbleibende Dicke (Gw) der ersten, die magnetischen Kernstücke verbindenden Glasschicht 150-700 um beträgt und diese gleich oder größer ist als die Dicke (Cw) des magnetischen Kerns.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die einen schwebenden Verbundmagnetkopf gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines Magnetkerns zeigt, der in den schwebenden Verbundmagnetkopf gemäß Fig. 1 einzubauen ist;
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die eingebaute Kernblöcke zeigt, deren Spulenwicklungsfenster einen Glasstab zum Verbinden der Kernblöcke aufnimmt;
Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht, die den Schritt des Einfüllens eines zweiten Glases zum Herstellen des schwebenden Verbundmagnetkopfs von Fig. 1 veranschaulicht; und
Fig. 5 ist ein Kurvendiagramm, das Beziehungen zwischen dem Schreibstrom und der Abspiel-Ausgangsspannung zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
Fig. 1 zeigt die Gesamtstruktur eines schwebenden Verbundmagnetkopfs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der schwebende Verbundmagnetkopf weist ein nichtmagnetisches Gleitstück 11, einen Schlitz 12, der sich in einer der Seitenschienen 15, 16 des Gleitstücks 11 erstreckt, einen Magnetkern 13, der im Schlitz 12 eingebettet ist, und eine Glasschicht 14 zum Fixieren des Magnetkerns 13 im Schlitz 12 auf. Da der Magnetkern 13 an einem Hinterendabschnitt einer der Seitenschienen 15, 16 (Seitenschiene 15 in Fig. 1) des nichtmagnetischen Gleitstücks 11 befestigt ist, ist es zum Erzielen eines stabilen Schwebevorgangs erforderlich, daß der Seitenschienenabschnitt, in dem der Magnetkern 13 eingebettet und befestigt ist, gute Ebenheit aufweist. Übrigens besteht das Gleitstück 11 wünschenswerterweise aus einer nichtmagnetischen Keramik wie CaTiO&sub3; mit einem Wärmeexpansionskoeffizient von 105-115 x 10&supmin;&sup7;/ºC und einer Porosität von 0,5% oder weniger.
Fig. 2 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Magnetkerns 13. Der Magnetkern 13 besteht aus einem C-förmigen Kernstück 21 und einem I-förmigen Kernstück 22, die beide aus einem Mn-Zn-Ferrit bestehen, und eine Dünnschicht 23 aus Fe-Al-Si ist auf dem I-förmigen Kernstück ausgebildet. Es verfügt über einen als Fenster 24 bezeichneten Raum für eine Spulenwicklung, der durch das C-förmige Kernstück 21 und das I-förmige Kernstück 22 gebildet wird, und der obere Abschnitt des Spulenwicklungsfensters 24 ist mit einer ersten Glasschicht 25 zum Verbinden des C-förmigen Kernstücks 21 mit dem I-förmigen Kernstück 22 ausgefüllt.
Der Magnetkern 13 ist an seiner Spurfläche mit einer Aussparung 26 versehen, die sich in Längsrichtung des Magnetkerns 13 erstreckt, um die Spurbreite Tw zu begrenzen. Diese Aussparung 26 erstreckt sich in Längsrichtung des Magnetkerns 13. Mit dieser Aussparung 26 kann die Spurbreite Tw eines Magnetspalts 27 nach Belieben festgelegt werden. Was deren Tiefe betrifft, sollte sie größer als die Tiefe des Magnetspalts sein und ausreichend kleiner als die Dicke des Verbindungsglases 25, wie unten im einzelnen erläutert. Übrigens ist der Magnetspalt 27 mit einer die Spaltlänge festlegenden Schicht wie einer SiO&sub2;-Schicht usw. versehen, die durch Sputtern usw. hergestellt wird.
Beim Magnetkern 13 bei der Erfindung sollte die Beziehung zwischen der Tiefe D der Aussparung 26 und der Tiefe Gd des Magnetspalts 27 sowie die Beziehung zwischen der verbleibenden Dicke Gw des Verbindungsglases 25 und der Dicke Cw des Magnetkerns 13 den folgenden Forderungen genügen:
D ≥ Gd (1)
Gw ≥ Cw (2)
Was die Beziehung (1) betrifft, kann dann, wenn die Tiefe D der Aussparung 26 kleiner als die Spalttiefe Gd ist, kein ausreichender Effekt durch Beschränken der Spurbreite Tw erzielt werden. D.h., daß der vom Vorderende des Spalts aus streuende Magnetfluß abnimmt, da das Kopfvorderende einen zu kleinen magnetischen Widerstand aufweist, was zu geringerer Aufzeichnungseffizienz führt.
Was die Beziehung (2) betrifft, besteht die Wahrscheinlichkeit, wenn die verbleibende Dicke Gw des Verbindungsglases 25 kleiner als die Dicke Cw des Magnetkerns 13 ist, daß Risse in der Verbindungsglasschicht 25 beim Schritt des Bearbeitens des Magnetkerns 13 auftreten und die Verbindung zwischen den zwei Kernstücken 21, 22 beim Schritt des Fixierens des Magnetkerns 13 im Schlitz des Gleitstücks instabil wird.
Um eine höhere Aufzeichnungsdichte zu erzielen, müssen die Spaltlänge Gl und die Spurbreite Tw abnehmen, und derzeit sind die Werte für Festplattenlaufwerke Gl von 1 um oder weniger und Tw von 20 um oder weniger. Andererseits weist der Magnetkern 13 eine Dicke Cw von ungefähr 0,1-0,2 mm auf. Bei einem Magnetkern mit solchen Größen von Tw und Cw ist es bevorzugt, unter der Bedingung, daß die vorstehenden Forderungen (1) und (2) im wesentlichen erfüllt sind, daß die Spalttiefe Gd 2-20 um beträgt, die Aussparungstiefe D 20-200 um beträgt und die Dicke Gw der Verbindungsglasschicht 25 150-700 um beträgt.
Dieser Magnetkopf kann durch die folgenden Schritte hergestellt werden. Zunächst werden Ferritblöcke zum Herstellen des I-förmigen Kernstücks und des C-förmigen Kernstücks hergestellt. Diese Ferritblöcke bestehen wünschenswerterweise aus einem Mn-Zn-Ferrit mit einem hohen Wert Bs und mit extrem hoher Permeabilität bei hoher Frequenz. Außerdem werden die Ferritblöcke wünschenswerterweise durch ein heißisostatisches Preßverfahren mit hoher Dichte versehen, um Hohlräume zu verringern, die dazu tendieren, im Glas während des Prozesses der Glasverbindungsherstellung aufzutreten. Insbesondere ist ein polykristalliner Mn-Zn-Ferrit mit B&sub1;&sub0;= 0,47-0,54 T, Hc=8-16 A/m, einer Permeabilität von 800-1300 beim 5 MHz, einer Porosität von 0,5% oder weniger und einem Wärmeexpansionskoeffizient von 105-120 x 10&supmin;&sup7;/ºC bevorzugt. Jedoch kann anstelle eines polykristallinen Ferrits ein einkristalliner Ferrit verwendet werden.
Der I-förmige Kernblock wird durch Sputtern mit einer Dünnschicht aus Fe-Al-Si versehen. Hinsichtlich der Sputterbedingungen ist ein Ar-Gasdruck von 5-12 mTorr erwünscht, um eine stabile Entladung aufrechtzuerhalten. Was die elektrische Leistung betrifft, ist es zum Verhindern einer Rißbildung an einem Target aus einer Fe-Al-Si-Legierung aufgrund eines Temperaturanstiegs sowie zum Erhalten einer Dünnfilm- Ausbildungsgeschwindigkeit von ungefähr 80 nm/min. erwünscht, 600-1200 W im Fall eines Targets mit einem Durchmesser von 150 mm zu verwenden. Um hohe Permeabilität zu erzielen, beträgt die Zusammensetzung der Fe-Al-Si-Schicht wünschenswerterweise 83-86% Fe, 5-8% Al und 8-11% Si, bezogen auf das Gewicht. Um eine kleine Magnetostriktionskonstante zu erzielen, ist es erwünscht, daß Fe mit 83,5-85%, Al mit 5-7% und Si mit 9-10,5% vorliegen, bezogen auf das Gewicht. Um die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern, kann die Dünnschicht aus Fe-Al-Si kleine Mengen an Zusätzen enthalten. In diesem Fall ist es erwünscht, 2 Gewichts-% oder weniger an Ti, Ru, Cr usw. alleine oder in Kombination zuzusetzen.
Anschließend wird, wie in Fig. 3 dargestellt, der I-förmige, mit der Dünnschicht 33 aus Fe-Al-Si beschichtete Kernblock 32 in Kontakt mit dem C-förmigen Kernblock 31 gebracht und ein Glasstab 35 wird in das sich ergebende Fenster 34 für die Spulenwicklung eingeführt und darin aufgeschmolzen. In diesem Fall ist es bevorzugt, daß das Verbindungsglas einen Erweichungspunkt von 540-630ºC und einen Wärmeexpansionskoeffizient von 94-103 x 10&supmin;&sup7;/ºC aufweist.
Als Verbindungsglas (erstes Glas), das derartige Eigenschaften zeigt, können viele Kombinationen von PbO-SiO&sub2; als Hauptkomponenten und verschiedenen anderen Elementen verwendet werden. Versuche der Erfinder haben gezeigt, daß eine Glaskombination (a), die PbO-SiO&sub2; und ein Alkalimetalloxid oder mehrere (K&sub2;O, Li&sub2;O, Na&sub2;O usw.) enthält, eine Glaszusammensetzung (b), die PbO-SiO&sub2;-B&sub2;O&sub3; und ein Alkalimetalloxid oder mehrere enthält, sowie eine glaszusammensetzung (c), die PbO-SiO&sub2;-B&sub2;O&sub3;-Al&sub2;O&sub3; und ein Alkalinmetalloxid oder mehrere enthält, geeignet sind. Inden Glaszusammensetzungen (a) und (b) sind die bevorzugten Zusammensetzungen gewichtsbezogen 28-49% SiO&sub2;, 44-59% PbO und 7-13% mindestens eines Alkalimetalloxids hinsichtlich (a), oder 28-49% SiO&sub2;, 5-15% B&sub2;O&sub3;, 7-13% mindestens eines Alkalimetalloxids, wobei der Rest im wesentlichen PbO ist, was für (b) gilt. Die letzte Zusammensetzung (c) ist 28-49% an SiO&sub2;, 5-15% an B&sub2;O&sub3;, 5-12% an Al&sub2;O&sub3;, 7-13% mindestens eines Alkalimetalloxids, mit im wesentlichen PbO als Rest. Ein besonders bevorzugtes Beispiel für das erste Glas ist in Gewichts-% 40 PbO- 37 SiO&sub2;-13 B&sub2;O&sub3;-10Na&sub2;O mit einem Erweichungspunkt von 560 ºC und einem Wärmeexpansionskoeffizient von 95 x 10&supmin;&sup7;/ºC. Wenn die Magnetkernstücke mit einem solchen ersten Glas 5 miteinander verbunden werden, hat die Verbindungsfestigkeit des Magnetkerns den hohen Wert von 5 kg/mm², ohne daß es zu irgendeiner Korrosion der Dünnschicht aus Fe-Al-Si kommt.
B&sub2;O&sub3; hat die Funktion, die Korrosion des Glases bei stark feuchter Umgebung zu verhindern. Jedoch nimmt, wenn B&sub2;O&sub3; im Übermaß vorliegt, die Benetzbarkeit der Dünnschicht aus Fe-Al-Si oder des Ferritkerns durch das Glas ab, was zu unzureichender Verbindungsfestigkeit führt. Al&sub2;O&sub3; hat die Funktion, eine Verfärbung des Glases bei hoher Temperatur zu verhindern. Wenn es im Übermaß vorliegt, hat das Glas jedoch einen zu hohen Erweichungspunkt, was es dazu ungeeignet macht, einen einfachen Verbindungsvorgang zu erzielen. Darüber hinaus haben die Alkalimetalloxide die Funktion, die Fließfähigkeit des Glases einzustellen.
Das Verbinden der Kernblöcke mit einem solchen ersten Glas wird bei 700-760ºC ausgeführt. Durch Zerschneiden der verbundenen Blöcke kann ein Magnetkern erhalten werden.
Das Fixieren dieses Magnetkerns im Schlitz des Gleitstücks wird wie folgt ausgeführt. Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht, die den Zustand zeigt, in dem der verbundene Magnetkern 43 in einem Schlitz 42 des Gleitstücks 41 angeordnet ist und ein Glasstab 48 auf dem Gleitstück 41 über dem Schlitz 42 angeordnet ist. Da eine Aussparung 45 des Magnetkerns 43 einem Außenabschnitt 44 des Gleitstücks 41 zugewandt ist, existieren Lücken 47, 49 zwischen dem Magnetkern 43 und den Innenflächen des Schlitzes 42, und zwar selbst dann, wenn der Magnetkern 43 in Zwangskontakt mit der Innenfläche des Außenabschnitts 44 steht. Ein provisorisches Fixieren des Kerns 43 im Schlitz 42 wird auf einfache Weise durch ein Federteil 46 erzielt, das zwangsweise in die Lükke zwischen einer Seite des Magnetkerns 43 und der gegenüberstehenden Innenfläche des Schlitzes 42 eingeführt wird. Der Glasstab 48 dient dazu, eine zweite Glasschicht zum Fixieren des Magnetkerns 43 im Schlitz 42 zu bilden. Vorzugsweise wird als solches zweites Glas ein solches verwendet, das einen Wärmeexpansionskoeffizient von 87-96 x 10&supmin;&sup7;/ºC und einen Erweichungspunkt von ungefähr 370-480ºC aufweist. Eine Glaszusammensetzung, die solche Eigenschaften zeigt, ist eine solche mit 70-83% PbO, 3-10% Al&sub2;O&sub3;, 4-10% SiO&sub2; und 4-10% von B&sub2;O&sub3;, gewichtsbezogen. Durch Aufheizen dieses Glasstabs 48 auf eine Temperatur von 500-580ºC fließt er in die Lücken 47, 49.
Ein Beispiel für eine speziell bevorzugte Glaszusammensetzung für die zweite Glasschicht ist 80 PbO-7 Al&sub2;O&sub3;-6 SiO&sub2;- 7 B&sub2;O&sub3; (in Gewichts-%). Dieses Glas weist einen Wärmeexpansionskoeffizient von 93 x 10&supmin;&sup7;/ºC und einen Erweichungspunkt von 440ºC auf. Durch Ausführen der Fixierung des Magnetkerns mit diesem zweiten Glas bei 530ºC kann eine Fixierung ohne Risse erhalten werden.
Nach dem Fixieren des Magnetkerns 43 im Schlitz 42 wird die Luftlagerungsfläche des Magnetkopfs geschliffen und spiegelblank endbearbeitet.
Wie es deutlich in Fig. 4 dargestellt ist, ist der Zwischenraum zwischem dem Magnetkern 43 und der Innenfläche des Schlitzes 42 des Gleitstücks 41 im unteren Abschnitt des Magnetkerns 43 Null, was heißt, daß der Magnetkern 43 in seinem unteren Abschnitt mit einer Innenfläche des Schlitzes 42 des Gleitstücks 41 in Kontakt steht, während er in seinem oberen Abschnitt ausreichende Breite aufweist, wie durch die Bezugszahl 49 dargestellt. Durch diese Struktur wird der Magnetkern 43 genau positioniert und im Schlitz 42 mittels der zweiten Glasschichten stark fixiert, die an beiden Seiten des Magnetkerns 43 vorhanden sind.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele detaillierter erläutert.

Beispiel 1

Ein Magnetkern mit der in Fig. 2 dargestellten Struktur wurde unter Verwendung eines C-förmigen Kernstücks und eines I-förmigen Kernstücks hergestellt, die beide aus einem polykristallinen Mn-Zn-Ferrit bestanden. Dieser polykristalline Mn-Zn-Ferrit wurde durch ein heißisostatisches Preßverfahren so zusammengedrückt, daß er eine Porosität von 0,1% aufwies, und er hatte magnetische Eigenschaften mit B&sub1;&sub0;=0,51 T, Hc= 12A/m und eine Permeabilität von 950 bei 5 MHz. Ferner wies er einen Wärmeexpansionskoeffizient von 115 x 10&supmin;&sup7; auf.
Sowohl der C-förmige Kernblock als auch der I-förmige Kernblock wurden unter Verwendung einer Umfangsschneideinrichtung hergestellt und mit einem ebenen Schleifrad geschliffen und angelapped. Nach dem Lappen wurde jeder Kernblock in Trichlorethylen gekocht und dann einer Ultraschallreinigung in Trichlorethylen bzw. Aceton und Alkohol unterzogen. Danach wurde er in Freon gekocht und schließlich in Freondampf gewaschen.
Auf dem I-förmigen Kernblock wurde durch ein Magnetsputtergerät eine Dünnschicht aus Fe-Al-Si ausgebildet. Die elektrische Leistung des Magnetronsputtergeräts betrug 0,8 kW, sein Argondruck 8 mTorr und seine Substrattemperatur betrug 200ºC. Die Dünnschicht aus Fe-Al-Si wies gewichtsbezogen eine Zusammensetzung von 85% Fe, 6% Al und 9% Si auf. Sie wies auch eine Dicke von 2,9 um auf. Diese Dünnschicht hatte die folgenden Eigenschaften: Bs=1,1 Tf Hc=24-40 A/m, Permeabilität von 1000-2000 bei 5 MHz und Magnetostriktionskonstante = +1 x 10&supmin;&sup6;.
Danach wurde der I-förmige, mit der Dünnschicht aus Fe-Al-Si versehene Kernblock in ein HF-Sputtergerät eingesetzt, um eine die Spaltlänge definierende Schicht aus SiO&sub2; von 0,5 um Dicke bei einer elektrischen Leistung von 0,3 kW, einem Argondruck von 5 mTorr und einer Substrattemperatur von 150ºC auf der Dünnschicht aus Fe-Al-Si abzuscheiden.
Ein erstes Glas zum Verbinden des C-förmigen Kernstücks und des I-förmigen Kernstücks miteinander wies die folgende Zusammensetzung auf:
PbO 40 Gewichts-%
SiO&sub2; 37 Gewichts-%
B&sub2;O&sub3; 13 Gewichts-%
Na&sub2;O 10 Gewichts-%
Dieses erste Glas wies einen Erweichungspunkt von 560ºC und einen Wärmeexpansionskoeffizient von 95 x 10&supmin;&sup7;/ºC auf. Das Verbinden der Kernblöcke durch das erste Glas wurde durch Aufheizen derselben in einem mit Stickstoffgas gefüllten elektrischen Ofen auf 700ºC mit einer Aufheizrate von 300ºC/std. ausgeführt, wobei sie 30 Minuten auf 700ºC gehalten wurden.
Die so miteinander verbundenen Kernblöcke wurden durch ein ebenes Schleifrad geschliffen und dann gelapped und schließlich durch eine Drahtsäge zu jeweiligen Magnetkernen mit einer Dicke von 152 um zerschnitten.
Danach erfolgte zum Beschränken der Spurbreite Tw des sich ergebenden Magnetkerns die Herstellung einer Aussparung durch eine Schneideinrichtung hoher Festigkeit mit einer Tiefe von 138,5 um und einer Tiefe von 200 um.
Der so mit einer Aussparung versehene Magnetkern wies die folgende Struktur auf:
Dicke des Magnetkerns Cw 152 um
Spurbreite Tw 13,5 um
Spaltlänge Gl 0,5 um
Dicke des Verbindungsglases Gw ungef. 200 um
Ein Gleitstück aus einer CaTiO&sub3;-Keramik mit einem Wärmeexpansionskoeffizient von 108 x 10&supmin;&sup7;/ºC und einer Porosität von 0,15% wurde an einem Ende einer Seitenschiene desselben mit einem Schlitz mit einer Länge von 1,5 mm und einer Breite von 220 um versehen und der Magnetkern wurde provisorisch mit Hilfe einer Blattfeder in diesem Schlitz fixiert. Dann wurde er mit dem folgenden zweiten Glas fixiert:
PbO 78 Gewichts-%
SiO&sub2; 6 Gewichts-%
Al&sub2;O&sub3; 7 Gewichts-%
B&sub2;O&sub3; 7 Gewichts-%
Das zweite Glas wies einen Wärmeexpansionskoeffizient von 91 x 10&supmin;&sup7;/ºC und einen Erweichungspunkt von 440ºC auf. Dieses Glas wurde in einem mit N&sub2; gefüllten elektrischen Ofen mit einer Aufheizrate von 300ºC/std. erhitzt und für 30 Minuten auf einer Temperatur von 540ºC gehalten, so daß es in die Zwischenräume zwischem dem Magnetkern und den Innenflächen des Schlitzes floß. Der so hergestellte Magnetkern wurde mit einer Schleif- und Lappmaschine für spiegelglatte Endbearbeitung auf seiner Luftlagerungsfläche geschliffen und gelapped, um dadurch einen erfindungsgemäßen schwebenden Verbundmagnetkopf zu erzeugen. Durch diese Schleif- und Lappvorgänge wies die Aussparung schließlich eine Tiefe D von 75 um auf. Die Magnetspalttiefe Gd betrug nach dem Schleifen der Luftlagerungsfläche 4 4m. Übrigens betrugen die Zwischenräume zwischen den Innenflächen des Schlitzes und den beiden Seiten des Magnetkerns 68 um bzw. 138,5 um.
Die Abspiel-Ausgabeeigenschaften und andere Kopfeigenschaften 2,5 MHz wurden für diesen Magnetkopf unter Verwendung einer magnetischen Platte von 5,25 Zoll mit einer aufgesputterten Aufzeichnungsschicht aus Co-Ni (Hc = 92 kA/m) mit einer Schwebehöhe von 0,3 um und einer Umfangsgeschwindigkeit von 12,1 m/sek. gemessen. Zum Vergleich wurde auch ein herkömmlicher Verbundmagnetkopf ohne Dünnschicht aus Fe-Al-Si gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1 Magnetkopf 2F-Ausgangssignal(3) Auflösung (%) O/W(4) (dB) D50(5) (KFCl) Dicke (um) der Dünnschicht aus Fe-Al-Si Hinweis (1): Erfindung (2): herkömmlich (3): Ausgangsspannung bei 2,5 MHz (4): Überschreibcharakteristik (5): Grenze der Aufzeichnungsdichte
Was den erfindungsgemäßen Magnetkopf (A) und den herkömmlichen Magnetkopf (B) betrifft, wurden die Beziehungen zwischen dem Schreibstrom für die vorstehend genannte magnetische Platte und der Abspiel-Ausgangsspannung gemessen. Die Ergebnisse sind in Fig. 5 dargestellt.
Aus den vorstehenden Vergleichen ist deutlich, daß der erfindungsgemäße Magnetkopf dem herkömmlichen in bezug auf die Abspiel-Ausgabeeigenschaften und die Kopfeigenschaften überlegen ist.

Beispiel 2

Beim Magnetkern des Beispiels 1, bei dem die Dicke des Verbindungsglases variiert wurde, wurde Rißbildung des Verbindungsglases nach dem Ausbilden einer Aussparung untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 2 Dicke des Verbindungsglases (um) Rißbildung Ausbeute (%) Hinweis: Extreme Rißbildung : Leichte Rißbildung : Keine Rißbildung
Aus Tabelle 2 ist deutlich, daß dann, wenn die Dicke des Verbindungsglases 80-100 um beträgt (wesentlich kleiner als die Dicke des Kerns) im Verbindungsglas Rißbildung auftritt, wenn die Aussparung zum Begrenzen der Spurbreite hergestellt wird, was zu geringerer Ausbeute führt.

Beispiel 3

Magnetkerne wurden auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Dicke der Dünnschicht aus Fe-Al-Si auf 3 um, 8 um und 12 um geändert wurde und das Abschälen der Dünnschicht aus Fe-Al-Si und das Ablösen von Kristallteilchen vom Magnetkern beim Herstellen einer Aussparung untersucht wurden. Ferner wurden die sich ergebenden Magnetkerne zum Herstellen von Magnetköpfen verwendet, die dann zusammen mit derselben magnetischen Platte wie beim Beispiel 1 dazu verwendet wurden, die Abspiel-Ausgabeeigenschaften zu messen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt. Tabelle 3 Probe Nr. Dicke (um) der Schicht aus Fe-Al-Si 2F-Ausgangswert (mVp-p) Auflösung (%) O/W (dB) D50 (KFCl) Abschälen der Dünnschicht(1) Ablösung von Teilchen vom Kernsubstrat(2) Hinweis (1): : Kein Ablösen der Dünnschicht aus Fe-Al-Si. : Extremes Abschälen der Dünnschicht aus Fe-Al-Si. (2): : Kein Ablösen von Teilchen vom Mn-Zn- Ferritkernsubstrat. : Leichtes Ablösen von Teilchen vom Mn- Zn-Ferritkernsubstrat.
Wie es aus den vor stehend angegebenen Ergebnissen erkennbar ist, besteht dann, wenn die Dicke der Dünnschicht aus Fe-Al- Si 3 um oder 8 um beträgt, keine Schwierigkeit beim Bearbeiten des Magnetkerns und der sich ergebende Magnetkopf weist gute Eigenschaften auf. Wenn dagegen die Dicke der Dünnschicht aus Fe-Al-Si 12 um beträgt, treten beim Schritt des Bearbeitens der Magnetkerne Abschälen und ein Ablösen von Kernteilchen auf und der sich ergebende Magnetkopf zeigt schlechte Abspiel-Ausgabeeigenschaften. Dies aufgrund der Tatsache, daß, da die Dünnschicht aus Fe-Al-Si zu dick ist, entlang der Grenze zwischen dem Kernsubstrat und der Dünnschicht aus Fe-Al-Si wegen der großen Unterschiede der Wärmeexpansionskoeffizienten starke Spannungen entstehen, was das Abschälen der Dünnschicht und das Ablösen des Kernsubstrats hervorruft.

Beispiel 4

Jeder Magnetkern wurde auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 1 hergestellt und Aussparungen mit Beschränken der Spurbreite wurden in den sich ergebenden Magnetkernen mit zwei verschiedenen Tiefen ausgebildet. Die Tiefen der Aussparungen waren 2 um bzw. 165 um. Mit diesen Magnetkernen wurden Magnetköpfe auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 1 hergestellt. Die sich ergebenden Magnetköpfe hatten die folgenden Abmessungen:
Magnetkernbreite Cw 152 um
Spurbreite Tw 13,5 um
Spaltlänge Gl 0,55 um
Spalttiefe Gd 5 um
Dicke der Schicht aus Fe-Al-Si 2,9 um
Dicke des Verbindungsglases ungef. 200 um
Anzahl von Spulenwindungen N 42 Windungen
Mit diesen Magnetköpfen wurden Kopfeigenschaften unter Verwendung derselben Magnetplatte wie beim Beispiel 1 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 dargestellt. Tabelle 4 Magnetkopf(1) 2F-Ausgangswert (mVp-p) Auflösung (%) O/W (dB) D50 (KFCl) Überschreitende Schreibbreite (2) (um) L (um)(3) fo (MHz) (4) Hinweis (1): A: Magnetkopf mit einem Magnetkern mit einer Aussparung mit einer Tiefe von 165 um. B: Magnetkopf mit einem Magnetkern mit einer Aussparung mit einer Tiefe von 2 um. (2): Schreibbreite außerhalb von Tw (3): Induktivität bei 3 MHz (4): Resonanzfrequenz
Wie es aus den vorstehenden Ergebnissen deutlich ist, zeigt ein Magnetkopf dann, wenn die Aussparungstiefe D kleiner als die Spalttiefe Gd ist, schlechte Abspiel-Ausgabeeigenschaften wie auch schlechte Kopfeigenschaften. Dies aufgrund der Tatsache, daß, da die Aussparung zu flach ist, der Kopfvorderabschnitt zu kleinen magnetischen Widerstand aufweist, was zu einer Verringerung des vom Vorderabschnitt des Spalts aus streuenden Magnetfelds führt, was seinerseits zu einer Verringerung der Aufzeichnungseffizienz führt. Andererseits können ausgezeichnete magnetische Eigenschaften dann erhalten werden, wenn die Aussparung ausreichende Tiefe D (grösser als die Kernbreite) aufweist.
Wie vorstehend im einzelnen beschrieben, weist ein erfindungsgemäßer schwebender Verbundmagnetkopf, der einer vom sogenannten "Paralleltyp" ist, in seiner Spurfläche eine Aussparung zum Beschränken der Spurbreite auf, welche Aussparung eine Tiefe aufweist, die der Spalttiefe entspricht oder größer ist, wobei die verbleibende Dicke des Verbindungsglases der Breite des Magnetkerns entspricht oder grösser ist, und bei dem der Magnetkern in einem Schlitz eines nichtmagnetischen Gleitstücks mit Glasschichten auf beiden Seiten des Magnetkerns fixiert ist. Demgemäß zeigt er nicht nur gute Kopfeigenschaften, sondern kann auch auf einfache Weise mit hoher Präzision hergestellt werden. Darüber hinaus ist, da beide Seiten des Magnetkerns am Schlitz des Gleitstücks mit Glasschichten fixiert sind, gute Ebenheit an der Luftlagerungsfläche des Magnetkopfs erzielt.

Claims

1. Schwebender Verbundmagnetkopf mit

einem Gleitstück (11) aus nichtmagnetischer Keramik mit Seitenschienen (15, 16), die auf beiden Seiten des Kopfes (11) in Längsrichtung verlaufen;

einem in Längsrichtung im Gleitstück (11) verlaufenden Schlitz (12);

und einem Magnetkern (13), der aus zwei Kernstücken (21, 22) besteht, die mittels einer ersten Glasschicht (25) miteinander verbunden sind und in dem Schlitz (12) mittels einer beidseitig des Magnetkerns (13) eingebrachten zweiten Glasschicht (14) befestigt sind, wobei flache gegenüberliegende Flächen der Kernstücke (21, 22) zur Bildung eines Magnetspaltes (27) parallel zueinander liegen, wobei der Nagnetkern (13) in seiner Spurfläche mit einer Aussparung (26) versehen ist, die sich in Längsrichtung über die gesamte Länge des Magnetkerns (13) zur Begrenzung einer Spurbreite erstreckt,

dadurch gekennzeichnet, daß

(a) die Aussparung (26) eine Tiefe (D) von 20-200um aufweist;

(b) die Tiefe (Gd) des Magnetspaltes (27) 2-20um be-

(c) mindestens eine der gegenüberliegenden Eläche mit einer Fe-Al-Si Dünnschicht (23) versehen ist; und

(d) die verbleibende Dicke (Gw) der ersten, die magnetischen Kernstücke (21, 22) verbindenden Glasschicht (25) 150- 700um beträgt und diese gleich oder größer ist als die Dicke (Cw) des magnetischen Kerns (13).

2. Magnetkopf nach Anspruch 1, wobei das Gleitstück (11) aus CaTiO&sub3; besteht.

3. Magnetkopf nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Fe-Al-Si Dünnschicht (23) eine Dicke von 10um oder weniger aufweist.

4. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kernstücke (21, 22) des Magnetkerns (13) aus Mn-Zn Ferrit bestehen.

5. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Magnetkern (13) aus einem C-förmigen Kernstück (21) und einem I-förmigen Kernstück (22) besteht, wobei die Dicke der ersten Glasschicht (25) zur Verbindung der Kernstücke (21, 22) in der Aussparungsrichtung gleich oder größer ist als die Dicke (Cw) des Magnetkerns (13).

6. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Spurbreite (Tw) des Magnetkerns (13) 3 bis 20um beträgt.

7. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Magnetkern (13) eine Breite (Cw) von 100 bis 200 um aufweist.

8. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die erste Glasschicht (25) zur Verbindung der Kernstücke (21, 22) 28 bis 49 Gew.-% SiO&sub2; aufweist.

9. Magnetkopf nach Anspruch 8, wobei die erste Glasschicht (25) im wesentlichen aus Glas besteht mit einer Zusammensetzung von 44 bis 59 Gew.-% PbO, 28 bis 49 Gew.-% SiO&sub2; und 7 bis 13 Gew.-% mindestens eines Alkalimetalloxids, oder einer Zusammensetzung von 20 bis 49 Gew.-% SiO&sub2; und 5 bis 15 Gew.-% B&sub2;O&sub3;, 7 bis 13 Gew.-% mindestens eines Alkalimetalloxids und ein Rest von im wesentlichen PbO, oder einer Zusammensetzung von 28 bis 49 Gew.-% SiO&sub2; und 5 bis 15 Gew.-% B&sub2;O&sub3;, 5 bis 12 Gew.-% Al&sub2;O&sub3;, 7 bis 13 Gew.-% mindestens eines Alkalimetalloxids und ein Rest von im wesentlichen PbO.

10. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die zweite Glasschicht (14) zur Fixierung des Magnetkopfes (13) ini Schlitz (12) einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 87 bis 96 x 10&supmin;&sup7;/ºC und einen Erweichungspunkt von 370ºC bis 480ºC aufweist, und das Gleitstück (11) aus CaTiO&sub3; mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 105 bis 115x10&supmin;&sup7; /ºC besteht.

11. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die zweite Glasschicht (14) im wesentlichen aus Glas besteht mit einer Zusammensetzung von 70 bis 83 Gew.-% PbO, 3 bis 10 Gew.-% Al&sub2;O&sub3;, 4 bis 10 Gew.-% SiO&sub2; und 4 bis 10 Gew.-% B&sub2;O&sub3;.