DE68923083T2 - Herstellungsverfahren eines aufnahme-/wiedergabekopfes und nach diesem verfahren erhaltener kopf. - Google Patents

Herstellungsverfahren eines aufnahme-/wiedergabekopfes und nach diesem verfahren erhaltener kopf.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Schreib-Lesekopfs und insbesondere eines Kopfes aus dünnen Schichten, genauer gesagt eines planaren Magnetkopfes mit dünnen Schichten.
  • Ein planarer Magnetkopf, der aus dünnen Schichten bestehende Magnetpole enthält, besitzt gemäß Figur 1 einen Magnetkreis T1, beispielsweise aus Ferrit, der auf einer Seite T2 zwei Magnetpole T3 und T4 aus dünnen Schichten besitzt, die durch einen Magnetspalt T5 voneinander getrennt sind. Spulen T6 und T7 umschließen den Magnetkreis T1 und induzieren einen Magnetfluß. Im Rahmen eines Beispiels wurden in Figur 1 die Linien des Streumagnetfelds eingetragen. Diese erheblichen Streuverluste führen zu einem Signalverlust. Die Erfindung bietet eine Lösung für dieses Problem und verspricht daher, die Magnetverluste zu verringern.
  • Bekanntlich kann ein Magnetspalt eines Magnetkopfes dadurch hergestellt werden, daß eine Nut in einem Magnetmaterial ausgebildet wird und daß unmagnetisches Material in diese Nut eingebracht wird. Hierzu wird beispielsweise auf die Druckschriften JP-60 107712 und JP-61 39207 verwiesen, aber in diesen Druckschriften besitzt die Nut parallele Seiten und erlaubt keine genaue Regelung der Breite des Magnetspalts.
  • Weiter ist aus der Druckschrift EP-A-0 032 230 ein Magnetkopf bekannt, bei dem die Breite des Magnetspalts geregelt werden kann. Die Erfindung betrifft einen Magnetkopf, in dem Schichten mit hoher magnetischer Permeabilität die Flanken einer V-förmigen Nut bedecken, deren Scheitellinie so bearbeitet ist, daß sich ein Magnetspalt zwischen den beiden Schichten hoher magnetischer Permeabilität ergibt.
  • Die Erfindung stellt eine Verbesserung gegenüber der Druckschrift EP-A-0 032 230 dar, indem eine Magnetkopfstruktur mit zusätzlichen Polen angegeben wird, die auf einer aus dieser Druckschrift bekannten Struktur ausgebildet wird.
  • Die Erfindung betrifft also ein Verfahren zur Herstellung eines Magnetkreises für einen magnetischen Schreib- Lesekopf, das folgende Verfahrensschritte aufweist: a) Herstellung einer Nut auf einer ersten Seite eines Substrats aus unmagnetischem Material, wobei die Nut zwei seitliche Flanken und einen Grund besitzt;
  • b) Ausbildung einer Schicht aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität in der Nut, wobei diese Schicht die beiden Seitenflanken und den Grund der Nut bedeckt
  • c) Aufbringen einer unmagnetischen Schicht in der Nut;
  • d) Abtragen einer der ersten Seite des Substrats gegenüberliegenden Seite, bis das unmagnetische Material in der Nut zutagetritt und einen Magnetspalt zwischen den Schichten aus magnetischem Material bildet, die die beiden Seitenflanken der Nut bedecken;
  • e) Aufkleben eines Elements aus magnetischem Material auf die erste Seite des Substrats, so daß dieses Element aus magnetischem Material die Schichten aus magnetischem Material miteinander koppelt, die die beiden Seitenflanken der Nut bedecken;
  • dadurch gekennzeichnet, daß weiter nach dem Abtragen der zweiten Seite des Substrats zwei Pole aus magnetischem Material in Form dünner Schichten aufgebracht werden, die durch einen Magnetspalt oberhalb des Magnetspalts zwischen den beiden Schichten aus magnetischem Material hoher Permeabilität auf den beiden Seitenflanken voneinander getrennt sind, wobei jeder Magnetpol magnetisch mit einer der Schichten aus einem Material mit hoher Permeabilität gekoppelt ist, die eine der seitlichen Flanken der Nut bedeckt.
  • Die Erfindung betrifft auch einen Magnetkopf, der nach dem obigen Verfahren hergestellt werden kann und aufweist:
  • - ein Substrat aus unmagnetischem Material mit einem Schlitz, der eine größere Öffnung in Richtung einer ersten Seite des Substrats und eine zweite, schmalere Öffnung in Richtung auf eine zweite Seite des Substrats besitzt und durch zwei Seitenflanken begrenzt ist,
  • - Schichten aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität, die die beiden Seitenflanken bedecken und bis in Höhe der ersten und der zweiten Seite des Substrats reichen, ohne aber insbesondere die erste oder die zweite Seite zu bedecken,
  • - ein unmagnetisches Material, das zwischen den die Flanken bedeckenden Schichten aus Material mit einer hohen magnetischen Permeabilität liegt und bis zur zweiten Seite des Substrats reicht,
  • - ein Element aus magnetischem Material, das auf die erste Seite aufgelegt wird und magnetisch die beiden Schichten aus Material mit hoher magnetischer Permeabilität miteinander koppelt,
  • - mindestens eine Spule, die sich zwischen dem unmagnetischen Material und dem Element aus magnetischem Material befindet,
  • - zwei Magnetpole aus dünnen Schichten, die auf die zweite Seite oberhalb der Schichten aus Material mit hoher magnetischer Permeabilität aufgebracht sind und durch einen Magnetspalt voneinander getrennt sind, wobei jeder Pol magnetisch mit einer der beiden Schichten aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität gekoppelt ist.
  • Die verschiedenen Gegenstände und Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Figuren hervor.
  • Figur 1 zeigt einen bereits oben beschriebenen bekannten Magnetkopf.
  • Die Figuren 2 bis 11 zeigen verschiedene Schritte des Herstellungsverfahrens eines erfindungsgemäßen Magnetkopfs.
  • Figur 12 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Dünnschicht-Magnetkopfes gemäß der Erfindung.
  • Figur 13 zeigt eine Variante der Ausführungsform eines Dünnschicht-Magnetkopfs gemäß der Erfindung.
  • Unter Bezug auf die Figuren 2 bis 11 wird nun zuerst ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens beschrieben.
  • Während des ersten Schritts, der in den Figuren 2 und 3 gezeigt ist, werden Nuten 11 in einem Substrat 1 aus unmagnetischem Material ausgebildet. Diese Nut hat beispielsweise einen dreieckigen Querschnitt, der ausgehend von der Seite 10 des Substrats zwei seitliche Flanken 12 und 13 und einen Grund 14 besitzt.
  • Beispielsweise gilt bei einer Substratdicke von 5 bis 10 mm eine Nutentiefe von etwa 500 um und eine Breite der Nuten von 500 bis 800 um.
  • Während eines zweiten Verfahrensschritts, der in Figur 4 gezeigt ist, werden die Seite 10 des Substrats und die Flanken 12 und 13 der Nut 11 mit einer Schicht 2 aus einem Material mit guten magnetischen Eigenschaften bedeckt (hohe magnetische Permeabilität, geringer Koerzitivkoeffizient, hoher Sättigungskoeffizient). Diese Schicht ist beispielsweise 10 bis 50 um dick. Das verwendete Material kann beispielsweise eine Legierung auf der Basis von Eisen, Aluminium und Silizium sein, die unter dem Namen Sendust bekannt ist. Die bevorzugte Art des Aufbringens dieses Materials bildet die Kathodenzerstäubung (sputtering).
  • Die Schicht 2 kann auch schichtweise aufgebracht sein, d.h. die Form einer Schichtenfolge aus einem Magnetmaterial mit einer bestimmten kristallinen Struktur, sogenannte Kolonnenstruktur (die Moleküle sind in Säulen angeordnet) und aus einem magnetischen oder unmagnetischen Material einer anderen kristallographischen Struktur.
  • Während eines dritten Schritts, wird in jede Nut 11 ein unmagnetisches Material 3 eingebracht. Dieses Material kann Glas sein, dessen Schmelzpunkt zwischen 500 und 600ºC liegt.
  • Die erhaltene Struktur kann so ausgebildet sein, wie Figur 5 zeigt, wenn das Glas nur in die Nuten eingebracht wurde. Es kann sich auch um die Konfiguration gemäß Figur 6 handeln, wenn das gesamte Substrat mit einer Glasschicht bedeckt wurde.
  • Während eines vierten Schritts wird die Seite 10 bearbeitet und poliert, so daß das Material der Schicht 2 (Sendust) und das Glas 3 von der Seite 10 ausgenommen der Nut 11 entfernt wird. Man erhält so die Struktur, die in Figur 7 gezeigt ist.
  • Während eines fünften Verfahrensschritts, der in Figur 8 gezeigt ist, wird ein Bauteil 4, das eine Schicht 40 aus Magnetmaterial trägt, auf die Seite 10 des Substrats aufgeklebt. Das Aufkleben kann punktweise erfolgen, beispielsweise mit Kleberbatzen 41, 42 aus geschmolzenem Glas. Wenn die Schicht 40 nicht die ganze Oberfläche des Bauteils 4 bildet, wie dies in Figur 8 der Fall ist, dann muß zumindest jeder Nut 11, die nach den obigen Verfahrensschritten behandelt wurde, eine Schicht aus magnetischem Material 40 entsprechen. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Schicht 40 aus Sendust und hat eine Dicke von etwa 10 bis 50 um, aber gemäß einer Variante kann das Bauteil 4 selbst aus magnetischem Material (Ferrit) sein und besitzt dann keine besondere Schicht 40.
  • Während eines sechsten Verfahrensschritts, der in Figur 9 gezeigt ist, wird die der Seite 10 entgegengesetzte Seite 10' des Substrats 1 abgetragen und poliert, bis das unmagnetische Material 3 zutagetritt. Das Material 2 auf den seitlichen Flanken 12 und 13 der Nut wird durch einen Magnetspalt 15 in zwei Teile 2, 2' getrennt. Beispielsweise beträgt die Breite des Magnetspalts 15 etwa einige um. So ergibt sich der Magnetkreis des Magnetkopfs, wobei die Oberseite 16 zwei durch einen Luftspalt 15 getrennte Magnetpole aufweist. Um den Magnetkopf zu vervollständigen, werden zwischen das Material 3 und das Bauteil 4 Leiter für die Wicklung 6 und 7 eingelegt.
  • Die in Figur 11 gezeigte Struktur bildet eine Variante zu Figur 10, bei der das Bauteil 4 aus magnetischem Material ist und damit keine besondere Schicht 40 aus Magnetmaterial enthält.
  • Figur 12 zeigt einen erfindungsgemäß hergestellten Magnetkopf. Man erkennt in dieser Figur das Substrat 1, in dem eine innen mit einer Schicht 2 aus Magnetmaterial ausgekleidete Nut 11 ausgebildet ist. Diese Nut ist teilweise mit einem unmagnetischen Material 3, beispielsweise aus Glas, gefüllt, die bis zur Oberseite 16 des Magnetkopfs reicht. Der Magnetkreis wird durch ein Bauteil 4 vervollständigt, der eine Schicht 40 aus Magnetmaterial trägt. Spulen 6 und 7 sind um die Schichten 2 und 2' herumgelegt und verlaufen durch die Nut 11.
  • Der Magnetspalt 15 aufgrund des Materials 3 ist einige Mikrometer oder auch einige zehn Mikrometer breit.
  • Auf der Oberseite 16 sind zwei Magnetpole 8 und 9 aus dünnen Schichten oberhalb des an je einer Wand der Nut 11 liegenden Materials 2 bzw. 2' ausgebildet. Die beiden Pole 8 und 9 sind durch einen Magnetspalt 17 voneinander getrennt.
  • Dieser Magnetspalt 17 zwischen den beiden Polen 8 und 9 aus dünnen Schichten kann eine genau bestimmte Breite besitzen und nach Techniken hergestellt sein, wie sie in der französischen Patentanmeldung 86 14 974 beschrieben sind.
  • Figur 13 zeigt in Explosionsdarstellung eine Variante des erfindungsgemäßen Magnetkopfs.
  • Gemäß dieser Variante werden die Spulen 6 und 7 beispielsweise durch mikrolithographische Verfahren auf die Oberseite des Bauteils 4 aufgebracht, die auf die Seite 10 des Substrats 1 aufgeklebt werden soll. Auf diesem Bauteil 4 bilden die strichpunktiert gezeichneten Zonen 44 und 45 die Zonen, in denen die Schichten 2 und 2' der seitlichen Flanken der Nut 11 auftreffen sollen. Die Spulen 6 und 7 sind als Flachspulen um die Zonen 44 und 45 herum ausgebildet und besitzen Anschlüsse, die über nicht dargestellte Mittel an äußere Schaltungen angeschlossen werden können. Diese Spulen 6 und 7 können durch eine Isolierschicht gegenüber der Schicht 40 aus magnetischem Material isoliert werden.
  • Die Erfindung ergibt also einen Magnetkopf, bei dem die Länge des Magnetkreises verringert werden kann, was auch die Streuverluste verringert.
  • Die Materialien des Magnetkreises (Schicht 2 und Schicht 40) haben eine Permeabilität und eine Koerzitivkraft, die bei hohen Frequenzen deutlich besser als unter Verwendung eines Ferritmaterials sein können. So kann man mit Sendust magnetische Permeabilitäten von 1000 bei 20 MHz, 800 bei 50 MHz und 500 bei 100 MHz erreichen, und sogar noch bessere Eigenschaften, wenn man eine einen Magnetkreis aus geschichtetem Sendust vorsieht, wogegen mit einem Ferritmaterial oberhalb von 50 MHz nur schwer verwertbare Permeabilitätswerte erreicht werden.
  • Außerdem kann das Substrat 1 aus einem harten Material sein, das den eigentlichen Kopf bildet und besser dem Abrieb durch ein Magnetband als ein Ferritkörper widersteht.
  • Die Oberfläche 16 des Kopfes kann mit einer Haftschicht (TiC) und einem abriebfesten Material bedeckt sein, wie z.B. einem Material auf Karbonbasis.
  • Schließlich kann das magnetische Material, das zur Schließung des Magnetfelds dient, bei einer mit dem Substrat kompatiblen Temperatur wärmebehandelt werden, die aber keine Rücksicht auf das Glas und die Spule nehmen muß. Beispielsweise kann das Substrat 1 aus Al&sub2;O&sub3; sein und das magnetische Material aus Sendust kann bei 650 oder 700ºC wärmebehandelt sein.
  • Der erfindungsgemäße Magnetkopf eignet sich für eine Gruppenfertigung. Auf einer gemeinsamen Nut 11 können nämlich mehrere Magnetköpfe hergestellt werden, die dann durch Zerschneiden senkrecht zur Nut zertrennt werden. Außerdem können auf einem gemeinsamen Substrat 1 mehrere Nuten ausgebildet werden. In diesem Fall wird das Substrat nach Ablauf des oben beschriebenen Verfahrens zwischen den Nuten parallel zu diesen zerschnitten. Man kann so auch eine ganze Magnetkopffläche herstellen und anschließend die beiden Arten von Schnitten durchführen.

Claims (12)

1. Verfahren zur Herstellung eines Magnetkreises für einen magnetischen Schreib-Lesekopf, das folgende Verfahrensschritte enthält:
a) Herstellung einer Nut (11) auf einer ersten Seite (10) eines Substrats (1) aus unmagnetischem Material, wobei die Nut (11) zwei seitliche Flanken (12, 13) und einen Grund (14) besitzt;
b) Ausbildung einer Schicht (2) aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität in der Nut, wobei diese Schicht die beiden Seitenflanken (12, 13) und den Grund (14) der Nut (11) bedeckt;
c) Aufbringen einer unmagnetischen Schicht (3) in der Nut (11);
d) Abtragen einer der ersten Seite (10) des Substrats gegenüberliegenden Seite (16), bis das unmagnetische Material (3) in der Nut (11) zutagetritt und einen Magnetspalt (15) zwischen den Schichten aus magnetischem Material (2, 2') bildet, die die beiden Seitenflanken (12, 13) der Nut bedecken;
e) Aufkleben eines Elements (4, 40) aus magnetischem Material auf die erste Seite (10) des Substrats (1), so daß dieses Element (40) aus magnetischem Material die Schichten (2, 2') aus magnetischem Material miteinander koppelt, die die beiden Seitenflanken (12, 13) der Nut (11) bedecken;
dadurch gekennzeichnet, daß weiter nach dem Abtragen der zweiten Seite (16) des Substrats (1) zwei Pole (8, 9) aus magnetischem Material in Form dünner Schichten aufgebracht werden, die durch einen Magnetspalt (17) oberhalb des Magnetspalts (15) zwischen den beiden Schichten (2, 2') aus magnetischem Material hoher Permeabilität auf den beiden Seitenflanken (12, 13) voneinander getrennt sind, wobei jeder Magnetpol (8, 9) magnetisch mit einer der Schichten (2, 2') aus einem Material mit hoher Permeabilität gekoppelt ist, die eine der seitlichen Flanken (12, 13) der Nut bedeckt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 in Anwendung auf die Herstellung eines Magnetkopfs, dadurch gekennzeichnet, daß das unmagnetische Material (3) nicht die ganze Nut (11) füllt und daß nach dem Aufkleben des Elements (4, 40) aus magnetischem Material mindestens eine Wicklung mit Hilfe von Leitern (6, 7) in dem zwischen dem unmagnetischen Material und dem Element (4, 40) aus magnetischem Material freigelassenen Raum ausgebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 in Anwendung auf die Herstellung eines Magnetkopfs, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufkleben des Elements (4, 40) aus magnetischem Material auf diesem Element mindestens eine gegenüber dem Magnetmaterial isolierte Flachspule hergestellt wird, die eine Kontaktzone der Schichten (2, 2') aus magnetischem Material mit dem Element (4, 40) aus magnetischem Material umgibt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (2) aus einem Material mit hoher Permeabilität, die in den Nuten (11) ausgebildet wird, durch abwechselndes Aufbringen von Schichten aus einem Material mit Säulenwachstum und Schichten aus einem Material mit einer anderen kristallinen Struktur hergestellt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Aufklebens des Elements (4, 40) aus magnetischem Material auf die erste Seite (10) des Substrats (1) vor dem Verfahrensschritt des Abtragens der zweiten Seite (10') des Substrats erfolgen kann.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (2) aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität auch die erste Seite (10) bedeckt und daß nach der Herstellung dieser Schicht das Material mit hoher magnetischer Permeabilität außerhalb des Bereichs der Nut (11) abgetragen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Herstellung der Schicht (2) aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität eine Schicht aus unmagnetischem Material aufgebracht wird, die die Nut (11) füllt, worauf diese beiden Schichten dann abgetragen werden.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Nuten (11) in einem gemeinsamen Substrat hergestellt werden und daß die verschiedenen Verfahrensschritte auf diese verschiedenen Nuten angewandt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (4, 40) aus magnetischem Material eine von einem Bauteil (4) getragene Schicht (40) aus magnetischem Material oder ein Bauteil (4) aus magnetischem Material ist.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (1) aus einem harten Material besteht, das gegen Abrieb widerstandsfähiger als ein Ferritmaterial ist.
11. Magnetkopf, der nach dem Verfahren gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche hergestellt werden kann und aufweist:
- ein Substrat (1) aus unmagnetischem Material mit einem Schlitz (11), der eine größere Öffnung in Richtung einer ersten Seite (10) des Substrats und eine zweite, schmalere Öffnung in Richtung auf eine zweite Seite (16) des Substrats besitzt und durch zwei Seitenflanken (12, 13) begrenzt ist,
- Schichten (2, 2') aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität, die die beiden Seitenflanken (12, 13) bedecken und bis in Höhe der ersten und der zweiten Seite (10, 16) des Substrats (1) reichen, ohne aber insbesondere die erste oder die zweite Seite zu bedecken,
- ein unmagnetisches Material (3), das zwischen den die Flanken (12, 13) bedeckenden Schichten (2, 2') aus Material mit einer hohen magnetischen Permeabilität liegt 10 und bis zur zweiten Seite (16) des Substrats (1) reicht,
- ein Element (4, 40) aus magnetischem Material, das auf die erste Seite (10) aufgelegt wird und magnetisch die beiden Schichten (2, 2') aus Material mit hoher magnetischer Permeabilität miteinander koppelt,
- mindestens eine Spule (6, 7), die sich zwischen dem unmagnetischen Material (3) und dem Element (4, 40) aus magnetischem Material befindet,
- zwei Magnetpole (8, 9) aus dünnen Schichten, die auf die zweite Seite (16) oberhalb der Schichten (2, 2') aus Material mit hoher magnetischer Permeabilität aufgebracht sind und durch einen Magnetspalt (17) voneinander getrennt sind, wobei jeder Pol (8, 9) magnetisch mit einer der beiden Schichten (2, 2') aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität gekoppelt ist.
12. Magnetkopf nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (1) aus einem harten Material besteht, das besser als ein Ferritmaterial dem Abrieb widersteht.
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