DE68928014T2

DE68928014T2 - Aufzeichnungsköpfe mit Seitenabschirmung

Info

Publication number: DE68928014T2
Application number: DE68928014T
Authority: DE
Inventors: Shyam Chandra Das
Original assignee: Quantum Corp
Current assignee: Quantum Corp
Priority date: 1988-12-30
Filing date: 1989-11-15
Publication date: 1997-10-30
Anticipated expiration: 2009-11-16
Also published as: DE68928014D1; SG47921A1; JPH071526B2; EP0376459A2; CA1323695C; JPH02201710A; EP0376459A3; EP0376459B1; ATE152542T1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf magnetische Aufzeichnungsköpfe.
Magnetische Aufzeichnungsköpfe werden für das Auslesen und Schreiben von Daten aus bzw. auf magnetischen Medien bzw. Aufzeichnungsträgern, wie Magnetplatten, benutzt. Information ist auf den Platten in konzentrischen Spuren auf der Platte enthalten. Mit der zunehmenden Zahl von Spuren pro Zoll bei der Magnetaufzeichnung wird Übersprechen mit angrenzenden Spuren mehr und mehr zu einem Problem. Beim Einschreiben können Streu- oder Interferenzfelder von den Schreibpolen Information auf benachbarten Spuren löschen oder verderben. Beim Auslesen kann (Magnet-)Fluß von benachbarten Spuren den Leseprozeß beeinträchtigen. Es ist daher wünschenswert, Lese/Schreibköpfe von benachbarten Spuren praktisch zu isolieren bzw. zu trennen.
Die JP-Patentveröffentlichung Nr. JP-62-29713 offenbart ein MR-Element, das durch ein oberes Joch und ein unteres Joch abgeschirmt ist. Die GB-Patentanmeldung Nr. GB-2 092 807-A offenbart einen Magnetkopf mit einem magnetischen Aufzeichnungs- oder Lesepol und einem Schließpol (closing pole), gebildet durch einen koaxial um den Aufzeichnungs- oder Lesepol herum angeordneten Ferritring. Die US-PS 4 374 403 (Oshima, et al.) offenbart eine magnetische Umschalt oder Schaltvorrichtung mit Abschirmkernen, welche die magnetische Umschalt- oder Schaltvorrichtung gegenüber unnötigen Signalen auf einem Magnetband abschirmen und eine geschlossene Magnetstrecke mit einem Spalt bilden. Die US-PS 3 355 727 (Gaubatz) offenbart eine als eine Flußstrecke für einen Magnetkopf benutzte Abschirmung, die konzentrisch zum Kern angeordnet ist und den gesamten Kern umschließt.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung eines Magnetkopfes entsprechend dem Anspruch 1 bereitgestellt.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Polspitzenansicht eines für Längs- oder Vertikalaufzeichnung geeigneten Zweipolkopfes,
Fig. 2 eine Polspitzenansicht eines Dreipolkopfes für Vertikalaufzeichnung,
Fig. 3 eine Querschnittansicht eines eine induktive Spule verwendenden symmetrischen Zweipolkopfes,
Fig. 4 eine Querschnittansicht eines einen Hall- Elementsensor verwendenden symmetrischen Zweipolkopfes,
Fig. 5 eine Querschnittansicht eines ein MR-Element verwendenden symmetrischen Zweipolkopfes,
Fig. 6 eine Polspitzenansicht eines symmetrischen Zweipolkopfes mit sättigbaren Seitenabschirmungen,
Fig. 7 eine Querschnittansicht eines einen induktiven Sensor aufweisenden asymmetrischen Zweipolkopfes,
Fig. 8 eine Querschnittansicht eines ein Hall-Element verwendenden asymmetrischen Zweipolkopfes,
Fig. 9 eine Querschnittansicht eines einen MR-Sensor verwendenden asymmetrischen Zweipolkopfes,
Fig. 10 eine Polspitzenansicht eines asymmetrischen Zweipolkopfes mit sättigbaren Seitenabschirmungen für einen geerdeten (Pol) P2,
Fig. 11 eine Polspitzenansicht eines anderen asymmetrischen Zweipolkopfes mit sättigbaren Seitenabschirmungen für einen geerdeten (Pol) P1,
Fig. 12 eine Polspitzenansicht eines Dreipolkopfes vor Spurtrimmung (track trim),
Fig. 13 eine Polspitzenansicht eines Dreipolkopfes nach vollständiger Spurtrimmung und mit Abschirmspalt und Seitenabschirmungen,
Fig. 14 eine Polspitzenansicht eines Dreipolkopfes mit teilweiser Spurtrimmung,
Fig. 15 eine Polspitzenansicht eines Dreipolkopfes mit teilweiser Spurtrimmung und Seitenabschirmungen,
Fig. 16A und 16B schematische (thematic) Drauf- bzw. Polspitzenansichten eines abgeschirmten einpoligen Lese/Schreibkopfes, der hauptsächlich zum Beschreiben des Polspitzenbereichs dargestellt ist,
Fig. 16C eine Seitenansicht eines abgeschirmten Einpolkopfes (monopole),
Fig. 17 eine Polspitzenansicht eines Dreipol-Lese/Schreibkopfes für Vertikalaufzeichnung mit sättigbaren Seitenabschirmungen,
Fig. 18 eine Polspitzenansicht eines Zweipolkopfes mit sattigbaren Seitenabschirmungen,
Fig. 19 eine Polspitzenansicht eines Dreipolkopfes mit sättigbaren Seitenabschirmungen,
Fig. 20 eine Polspitzenansicht eines Dreipolkopfes mit nichtsättigbaren Seitenabschirmungen,
Fig. 21 eine Draufsicht auf einen Zweipol- oder Einpolkopf mit selbstgeerdeten Seitenabschirmungen,
Fig. 22 eine Seitenansicht eines abgeschirmten Einpolkopfes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 23A,B bis 25A,B Stufen in einem bevorzugten Verfahren gemäß der Erfindung, wobei im einzelnen zeigen:
Fig. 23A einen Schnitt längs der Linie 1-1 in der Draufsicht von Fig. 23B, Fig. 24A einen Schnitt
längs der Linie 2-2 in der Draufsicht von Fig. 24B und Fig. 25A einen Schnitt längs der Linie 3-3 in der Draufsicht von Fig. 25B,
Fig. 26A eine Querschnitt-Seitenansicht (zur Darstellung) einer späteren Stufe des bevorzugten Verfahrens,
Fig. 26B eine bevorzugte Ausführungsform der Sonde (probe) nach Fig. 26A,
Fig. 27 eine Querschnitt-Seitenansicht der Ausbildung einer konvexen Struktur über der Sonde vor der Ausbildung der oberen Abschirmstruktur,
Fig. 28 und 29 MR- und Hall-Ausführungsformen der Erfindung und
Fig. 30 eine andere Flußrücklaufstrecke.

Beschreibung einer bevorzugten Ausführungrsform

Die Theorie, auf welcher die vorliegende Erfindung beruht, ist nachstehend anhand der Fig. 1 und 2 erläutert. Gemäß Fig. 1 weist ein sowohl für Längs- als auch Vertikalaufzeichnung geeigneter Zweipolkopf 10 einen ersten Pol P1 und einen zweiten Pol P2 auf. Ein (nicht dargestellter) magnetischer Aufzeichnungsträger bewegt sich in Richtung eines Pfeils 12 am Kopf 10 vorbei, so daß der Pol P2 der stromabseitige Pol (der sich vom bewegenden Aufzeichnungsträger zuletzt "gesehenen" Pol) ist. Es ist darauf hinzuweisen, daß der stromabseitige Pol P2 den Pol P1 unter Bildung einer Seitenabschirmung umschließt, d.h. ihn gegenüber benachbarten, parallel zu der Richtung parallel zum Pfeil 12 verlaufenden Spuren abschirmt. Die Seitenabschirmung gemäß Fig. 1 läßt das Längsfeld im Kanten- oder Randbereich zu 1/R² abfallen, wobei R für den Abstand vom Seitenspalt 14 steht. Ohne die durch den Pol P2, welcher um den Pol P1 herumgeschlungen ist, gebotene Abschirmung würde das Feld langsamer (z.B. zu oder mit hR) abfallen, so daß Übersprechen beim Auslesen und Einschreiben ein Problem darstellt. Diese Beziehung gilt, wenn der Pol 10 gemäß Fig. 1 für Längsaufzeichnung benutzt wird.
Die Unterdrückung der Einschreibinterferenz (write fringing) bei Senkrechtaufzeichnung kann mit der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Geometrie der Köpfe erreicht werden. Ein Dreipolkopf 16 gemäß Fig. 2 ist ein Lese/Schreib-Vertikalkopf. Ein Pol P2 ist ein induktiver oder flußabgreifender Lesepol. Ein Pol P1 ist der Einschreib- oder Schreibpol, während ein Pol P3 ein stromabseitiger Pol ist, der Seitenabschirmabschnitte 18 bietet. Bei Verwendung der Geometrien gemäß Fig. 1 oder Fig. 2 bei Senkrecht- oder Vertikalaufzeichnung mit einer weichmagnetischen Unterschicht fällt das interferierende senkrechte Feld exponentiell mit R ab. Ohne die Seitenabschirmung fällt das Feld ungefähr mit 1/R ab. Durch Verwendung der Seitenabschirmungen kann die Dicke eines Löschschutzbands nächst einer benachbarten Spur verkleinert sein oder werden.
Beim Auslesen können die Seitenabschirmungen benutzt werden, um (Magnet-)Fluß von angrenzenden Spuren abzufangen und ihn daran zu hindern, durch den Sensor zu laufen. Das Zurückhalten des Flusses aus dem Sensor kann schwierig zu erreichen sein, weil unterschiedliche Kopfsymmetrieeigen schaften unterschiedliche Lösungsmöglichkeiten erfordern. Vollkommen symmetrische Köpfe sind schematisch in den Fig. 3, 4 und 5 für induktive, Hall- bzw. MR-Sensoren bei Zweipolköpfen dargestellt. Bei diesen Köpfen müssen Seitenabschirmungen den Fluß abfangen und ihn gleichmäßig in beide Pole kanalisieren bzw. leiten, so daß kein Nettofluß die Sensoren durchläuft. Derartige sättigbare Seitenabschirmungen (Fig. 6) besitzen gleich große exponierte Flächen zu beiden Polen P1 und P2, so daß sie jeweils die Hälfte des Flusses in jeden Pol einführen. Diese dünnen Abschirmungen 20 werden beim Einschreiben gesättigt, so daß sie beim Einschreiben nicht zu viel Fluß "aufsaugen" und damit zu einem Überschreibproblem führen. Infolgedessen verringern sie Einschreibinterferenz (write fringing) nicht. Dies kann beim Löschen vorheriger, auf einer Spur befindlicher Daten vorteilhaft sein, wenn ein erheblicher Fehler in der Spur(nach)führung vorliegt (in diesem Prozeß wird breit geschrieben und schmal gelesen) . Bei Mechaniksätzen mit kleinem Spurfolgefehler wird die Einschreibabschirmung vorteilhafter, und sie kann durch Verdickung der Abschirmungen 20 erzielt werden, so daß diese beim Schreibvorgang nicht gesättigt werden.
Bei Zweipolköpfen, die nicht symmetrisch sind, müssen Seitenabschirmungen an dem Pol angebracht werden, der "magnetische Masse oder Erde" darstellt, so daß der Interferenz- oder Streufluß den Sensor umgeht. Asymmetrische Köpfe, bei denen der untere Pol (P1) geerdet ist, sind in den Fig. 7, 8 und 9 für induktive, Hall- bzw. MR-Sensoren dargestellt. Der Pol P1 gemäß diesen Fignren ist geerdet (is ground), weil er erheblich größer ist als der andere Pol P2 und die Strecke geringer Reluktanz für den Fluß, so daß dieser auf Unendlich ausgeht, darstellt. Auf ähnliche Weise kann der obere Pol P2 zum geerdeten Pol gemacht werden, indem er als der große Pol ausgelegt wird. Fig. 10 zeigt Seitenabschirmungen 22 in Verwendung bei einem asymmetrischen Zweipolkopf, wobei der Pol P2 als die magnetische Masse dient. Die sättigbaren Seitenabschirmungen 22 sind am Pol P2 angebracht. Ebenso zeigt Fig. 11 Seitenabschirmungen 24 in Verwendung bei einem asymmetrischen Zweipolkopf, wobei der Pol P1 als magnetische Masse dient und die sättigbaren Seitenabschirmungen 24 am Pol P1 angebracht sind. Eine Verdickung der Seitenabschirmungen 22 und 24 zur Gewährleistung einer Einschreibabschirmung im Zusammenhang mit geringem Spurfolgefehler ist für die geerdeten Konstruktionen des Pols P2 gemäß Fig. 11 und Fig. 1 möglich. Für Längsaufzeichnung ergibt jedoch eine Einschreibabschirmung mit einem geerdeten Pol P1 (Fig. 11) eine Transversal- oder Queraufzeichnung, die unerwünschte Pulsformeffekte hervorruft.
Im Fall der Dreipolköpfe, etwa beim Kopf 16 gemäß Fig. 2, bei dem der zentrale Pol für das Auslesen benutzt wird, ist die Seitenabschirmung weniger problematisch. Während des Auslesevorgangs sind die geerdeten Pole die oberen und unteren Pole (P1 und P3) . Dies sind die Pole, die für das Einschreiben benutzt werden. Ein Verfahren zur Herstellung eines Dreipolkopfes mit Seitenabschirmungen ist in den Fig. 12, 13, 14 und 15 dargestellt. Fig. 12 veranschaulicht eine Dreipolkopfstruktur 30 vor Anwendung des Ionenfräsens bzw. -abtragens zum Beschneiden oder Trimmen der Breite der Pole P2 und P1 auf die Breite von P3 (der auch als Maske dient). Nach dem Trimmen werden eine Spaltschicht aufgetragen und eine dünne NiFe-Seitenabschirmschicht 32 (Fig. 13) über die Struktur aufgesprüht (durch Zerstäuben aufgebracht). Die Abschirmung 32 wird sodann durch weiteres lonenabtragen beschnitten bzw. getrimmt, nachdem eine Maske auf die Abschirmung 32 so aufgebracht worden ist, daß sie nicht entfernt wird. Abwandlungen dieses Verfahrens sind in den Fig. 14 und 15 dargestellt. Beim Einschreibvorgang wird die Abschirmung 32 gesattigt, so daß sie effektiv nicht vorhanden ist. Beim Lesevorgang fängt sie Fluß von benachbarten oder angrenzenden Spuren ab, um ihn in (die Pole) P1 und P3 zu leiten. In den Pol P2 (den Abgreif- oder Meßpol) gelangt nur wenig Fluß, weil die exponierte Fläche gegenüber dem Pol P2 relativ zu P1 und P3 klein ist. Gemäß den Fig. 14 und 15 wird der Pol P3 als Fräs- bzw. Abtragemaske für den Pol P2 allein benutzt. Der Kopf gemäß den Fig. 14 und 15 besitzt größere Einschreibinterferenz oder -streuung als der Kopf gemäß Fig. 13.
Die Fig. 16A und 16B veranschaulichen einen einpoligen Lese/Schreibkopf für Vertikalaufzeichnung, bei welchem eine Lese/Schreibpolspitze P von einem sehr dicken weichmagnetischen Material 34 umschlossen ist. Das dicke weichmagnetische Material 34 schirmt die Polspitze P gegenüber dem (Magnet-)Fluß ab, der während des Lesevorgangs aus den Übergängen von der benachbarten oder der gleichen Spur austritt. Während des Schreibvorgangs auf einem Vertikalaufzeichnungsträger mit einer weichen Unterschicht hindert die den Pol P umgebende Abschirmung 34 den Fluß an einem Versprühen bzw. Verteilen in den Bereichen der benachbarten Übergänge auf der gleichen Spur oder auf angrenzenden Spuren. Diese sehr dicke Abschirmung verdünnt die Intensität des Einschreibfelds (verteilt sie über die Dicke der Abschirmung) und beeinflußt daher während des Einschreibvorgangs bereits eingeschriebene Übergänge nicht. Fig. 16C ist eine Seitenansicht eines einpoligen Kopfes. Der Kopf gemäß den Fig. 16A, 16B und 160 kann vom induktiven oder flußabgreifenden Typ sein.
Bei einer einpoligen Vertikal-Lese/Schreibstruktur 60, wie sie in den Fig. 16A bis 16C dargestellt ist, dient der zentrale Pol bzw. die Sonde 61 sowohl als Lese- als auch als Schreibpol. Die Sonde 61 erstreckt sich von der Polspitze P zu einem Rückseiten-Schließbereich 63. Eine Abschirmung 34 umgibt oder umschließt die Sonde 61 (zumindest an der Spitze um eine 360º betragende radiale Magnetabschirmung für die Sonde (zumindest an der Spitze P) zu gewährleisten. Die Abschirmung 34 ist auch eine elektrische Abschirmung, die einen Faraday'schen Käfig um die Sonde herum bildet. Die Abschirmung 34 ist im Rückseiten-Schließbereich (back closure region) 63 mit der Sonde 61 verbunden. Weiter vorgesehen ist eine induktive Spule 64, welche die Sonde 61 umgibt und eine Vielzahl von Solenoidspulenwindungen oder -wicklungen 65 aufweist.
Die Solenoidspule 65 ist gegenüber anderen Spulenarten, etwa einer Scheibenspule, zu bevorzugen, weil eine Solenoidspule bei gleicher Windungszahl im Vergleich zu einer Scheibenspule einen niedrigeren Widerstand und geringe Induktivität aufweist. Ein widerstandsarmer Kopf ist wünschenswert oder zweckmäßig, weil unerwünschtes Weißes Rauschen unmittelbar mit der Quadratwurzel des Widerstands zunimmt. Eine geringere Induktivität ist deshalb wünschenswert, weil sie in einer höheren Resonanzfrequenz resultiert. Eine optimal niedrige Induktivität wäre eine solche, bei welcher die Resonanzfrequenz der Spule eindeutig außerhalb der Betriebsfreguenz des Kopfes liegt, so daß Resonanz im Betrieb vermieden wird. Mit einer Verringerung der Induktivität werden außerdem der Leistungsbedarf der Einschreibschaltung herabgesetzt und eine schnellere Einschreibpulsanstiegszeit erreicht.
Aus einem Vergleich der Fig. 16B und 16C dürfte hervorgehen, daß die Abschirmung 34 eine um die einpolige Lese/Schreibsonde 61 zentrierte, umschließende Abschirmung bildet. Beim Auslesen aus einem Übergang (oder einer Spur) auf einem Aufzeichnungsträger sind infolgedessen die Sonde 61 (und die Spitze P) für den Fluß von angrenzenden übergängen (oder Spuren) unempfindlich. Eine dicke Abschirmung bewirkt keine Beeinflussung des Aufzeichnungsträgers beim Einschreib vorgang, weil der Fluß in dem Abschirmungs-Querschnitt verdünnt wird, welcher zur Luftlagerfläche exponiert ist bzw. freiliegt. In einer bevorzugten, aber keineswegs einschränkenden Ausführungsform kann das Verhältnis des Luftlagerflächen-Querschnitts der Abschirmung zur Sonde in der Größenordnung von 100:1 liegen, obgleich 10:1 nicht ausgeschlossen ist.
Fig. 22 veranschaulicht eine beispielhafte Ausführungsform eines einpoligen Lese/Einschreibkopfes 60, der auf einem Substrat 62 geformt ist, wobei Sektionen 34a, 34b der Abschirmung 34 in einem Joch-Schließbereich 63 mit dem Ende der einpoligen Sonde 61 verbunden sind. Eine Solenoidspule 64 mit Windungen bzw. Wicklungen 65 ist - ähnlich wie bei der Struktur gemäß Fig. 16C - um die Sonde 61 herum geformt. Bei dieser Ausführungsform ist jedoch im Substrat 62 eine Vertiefung oder Höhlung 72 festgelegt, wodurch eine ähnliche Höhlung 72' in der unteren Sektion 34b der Abschirmung 34, die auf dem Substrat 62 geformt ist, festgelegt wird. Eine entsprechende, umgedrehte Höhlung 73 ist vorzugsweise spiegelbildlich gleich unter der oberen Hälfte 34a der Abschirmung 34 festgelegt, beispielsweise durch Ausbilden der oberen Abschirmungshälfte 34a auf einer bereits konvex konturierten Isolierschicht 66. Diese konvexe Kontur kann als Teil des schichtartigen Aufbaus der Spulen und der Isolatorbzw. Isolierschichten nach dem Formen der Sonde 61 erzeugt werden.
Gemäß Fig. 16C verbindet eine Rampe 69 die Polspitze P mit dem Hauptschaft 61a der Sonde 61. Diese Rampenkonfiguration kann zu einer unerwünschten Flußankopplung zwischen der Sonde 61 (an der Rampe) und der Abschirmung 34 führen, und zwar aufgrund der großen Oberfläche der Rampe und der angrenzenden Abschirmungssektion sowie ihres benachbarten Bereichs. Zur Vermeidung einer solchen Ankopplung wird die Sonde 61 bei der Ausführungsform gemäß Fig. 22 zweckmäßig möglichst weit von der Abschirmung weggehalten, wobei die Rampe 69 durch Vorsehen eines schlanken Halses 68 vermieden wird. Außerdem reduzieren die Höhlungen 72', 73 Streukopplung zwischen der Abschirmung 34 und der Sonde 61. Dieser Vorteil ergibt sich aus der Bildung oder Entstehung einer gewünschten Flußstrecke (d.h. von der Sonde zum Auf zeichnungsträger, zur Abschirmung, zum Rückseiten-Schließbereich der Sonde; vergleiche Pfeile 59) mit geringerer Reluktanz als bei der unerwünschten Streustrecke über das Joch (vom Pol zur Abschirmung quer zur gewünschten Flußstrecke gemäß den Pfeilen 59). Darüber hinaus gewährleistet die schlanke Halskonstruktion gemäß Fig. 22 eine flachere Sondentopographie, die einfacher herzustellen ist als die steile Rampenstruktur gemäß Fig. 16C.
Wie in den Fig. 16C, 22 und 27 dargestellt, ist oder wird die Sonde 61 vorzugsweise so konturiert, daß eine erhöhte Magnetflußkonduktanz (oder verringerte Reluktanz) bei ihrer Erstreckung von der sehr dünnen Spitze P zum Rückseiten-Schließbereich 63 erreicht wird. Eine sehr dünne Polspitze gewährleistet bessere Ausleseauflösung und dient auch zum scharfen Definieren des Einschreibfeldgradienten, während sich eine zu dünne Sonde zu leicht sättigt, so daß die Sonde im Einschreibmodus nicht funktionsfähig ist. Eine bevorzugte Sonde 61 ist daher so ausgebildet, daß sie an der Polspitze schmal ist und sich im Verlauf von der Spitze hinweg verbreitert, wobei sie zumindest an ihrer Spitze bevorzugt aus einem Material hoher Permeabilität und hoher Sättigungsmagnetisierung, z.B. einer Kobalt-Zirkon-Legierung, besteht.
In einem Verfahren zur Herstellung einer einpoligen Struktur, wie oben dargestellt, besteht eine allgemeine Möglichkeit darin, ein dickes Magnetmaterial mit einem sehr weiten Spitzenquerschnitt als unterer Teil der Abschirmung abzulagern. Darüber werden der Spalt, Photoresist- Isoliermaterial und Spulen-Leiterstreifen erzeugt, um die erste Hälfte der Solenoidwindungen bzw. -wicklungen nach herkömmlichen Verfahrensschritten zu formen. Danach werden eine weitere Isolierschicht und die Sonde 61 (die vorzugsweise im Polspitzenbereich dünner und schmäler und im Jochbereich dicker und breiter ist) abgelagert. Nach diesem Schritt werden ein anderer Satz der Spaitschicht, der Photoresist-Isolierschicht und der zweiten Hälfte des Solenoidwindungen oder -wicklungen geformt. Hierdurch wird eine Solenoidspule um die Sonde herum fertiggestellt. Danach wird eine weitere Schicht des Photoresist-Isoliermaterials abgelagert, worauf ein dickes Magnetmaterial zur Bildung des oberen Abschnitts der Abschirmung abgelagert oder aufgetragen wird. Die oberen und unteren Abschirmungs-Abschnitte werden im Rückseiten-Schließbereich (mit der Sonde) und in den Flügeln des Polspitzenbereichs, welcher eine vollständig umschließende Abschirmung (zumindest um die Polspitze herum) bildet, (miteinander) verbunden. Im oben beschriebenen Verfahren können auch andere herkömmliche Techniken angewandt werden, einschließlich Ersatz durch Nichtsolenoidspulenwandler, ohne vom Rahmen der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform eines einpoligen Kopfes erläutert. Zunächst wird gemäß den Fig. 23A und 23B durch z.B. Laserstrahlätzen, Ionenätzen, chemisches Ätzen oder mechanisches Ätzen eine Höhlung 72 in einem Substrat 74 geformt bzw. ausgeätzt. Das Substrat kann aus einem Isoliermaterial, wie Al&sub2;O&sub3;, bestehen. Wenn jedoch das Substrat elektrisch leitfähig ist (z.B. AlSiMag), wird ein Isoliermaterial 75, wie Al&sub2;O&sub3;, auf dem Substrat abgelagert. Die Al&sub2;O&sub3;-Schicht 75 kann auch zur Verbesserung der Glätte oder Oberfläche des geätzten Substrats 74 dienen.
Als nächstes wird gemäß den Fig. 24A und 24B eine dicke Magnetmaterialschicht 76 auf dem Substrat 74 (oder der Schicht 75) abgelagert, um die untere Sektion 34b der Abschirmung 34 zu formen. Der Jochbereich der unteren Sektion 34b ist innerhalb der Höhlung 72 in der Spurbreitenrichtung (wie durch den Quer-Pfeil 21 angedeutet) festgelegt. Die Abschirmungssektion 34b erstreckt sich über die Höhlung in Richtung auf die Polspitze und auch in den Rückseiten- Schließbereich 55 in der Richtung senkrecht zur Spurbreitenrichtung (durch den Längs-Pfeil 22 angedeutet).
Danach wird gemäß den Fig. 25A und 258 eine dünne Isolierschicht 79 (z.B. aus Aluminiumoxid) über der Schicht 76 (und dem außenseitig liegenden Abschnitt der Schicht 75) abgelagert; vorzugsweise wird in der Höhlung 72' eine Pufferschicht 114 geformt. über der Pufferschicht 114 werden in der Höhlung Spulenwicklungsstreifen 80 für die untere Hälfte 64b der Solenoidspule 64 geformt. Die Enden 81 der Streifen 80 verlaufen über den Isolator 79 quer längs der Spurbreitenrichtung über die Höhlung 72' hinaus in einer Höhe über der Oberseite der Höhlung, um ihre anschließende Freilegnng zu begünstigen (um damit Kontaktpunkte für die zweite Hälfte der Solenoidspule vorzusehen).
Danach wird die Höhlung mit Isoliermaterial 82 (in Fig. 25B nicht dargestellt), wie Photoresist oder Al&sub2;O&sub3;, gefüllt. Wenn das Isoliermaterial aus Photoresist besteht, können die Solenoidspulen-Kontaktpunkte, der Rückseiten-Schließbereich und die "Flügel" der Abschirmung an der Polspitze nach herkömmlicher photolithographischer Technik freigelegt bzw. exponiert werden. Wenn das Isoliermaterial ein hartes Material des Aluminiumoxidtyps ist, können die Spulen- Kontaktpunkte z.B. durch mechanisches Läppen oder Laserätzen freigelegt werden. Die Rückseiten-Schließ- und Polspitzenbereiche können auf verschiedenartige Weise geöffnet werden, beispielsweise auf chemischem Wege. In jedem Fall werden diese Bereiche freigelegt, um Kontinuität (elektrische Durchgängigkeit) mit den restlichen, noch auszubildenden Spulen- und Abschirmungssektionen sowie mit der Sonde herstellen zu können. Beim mechanischen Läppen kann die Dicke des abgelagerten Streifens (und/oder des Polstücks) so justiert werden, daß sie als Läpp-Merkpunkt benutzt werden kann.
Gemäß Fig. 26A werden die Schichten 79 und 82 bis zu einer Oberfläche oder Oberseite 86 herabgeläppt. Vorzugsweise bleibt eine Dicke t einer Aluminiumoxidschicht 79 erhalten, um eine nichtleitende Spaltisolatorsektion 85 im Polspitzenbereich zu formen, obgleich sich die Schicht 79 typischerweise über das ganze Werkstück hinweg erstreckt. Bei diesem Beispiel wird die Sonde 61 auf der geläppten Oberfläche 86, bis zum Zentrum des Werkstücks vom Spitzenbereich zum Rückseiten-Schließbereich verlaufend, geformt, und sie wird über ein auf herkömmliche Weise geformtes Durchgangsloch 100 (in Fig. 25B gestrichelt eingezeichnet) mit der Abschirmung 34 gekoppelt (wobei nur die untere Sektion 34b in den Fig. 26A und 26B dargestellt ist).
Bei der Herstellung der Sonde 61 ist es zweckmäßig, einen dünnen Sondenhals 68 durch Laminieren bzw. Schichten oder möglicherweise durch Ablagern einer in Fig. 26B gezeigten dünnen Schicht 61A über der Isolatorbasis (die tatsächlich mehrere zum Aufnehmen der Schicht 61A planarisierte Isolatorschichten umfassend kann) zu erzeugen. Auf einem Abschnitt der Schicht 61A wird bevorzugt eine Verdickungsschicht 61B plattiert.
Das Werkstück gemäß Fig. 26A kann auf die in Fig. 27 gezeigte Weise vervollständig bzw. fertiggestellt werden, wobei eine obere Spaltisolatorschicht 99 die Sondenoberseite bedeckt, außer an den Stellen, an denen sie im Rückseiten Schließbereich an einer Durchgangslochfläche 100 weggeätzt ist. Sodann wird eine maskierte bzw. maskierende Photoresistschicht 101 vorgesehen, um die obere Spulenwicklungssektion 64a der Spule 64 von der Sonde zu trennen.
Hierauf wird über dieser Struktur eine weitere Isolierschicht 102 geformt. Für den Fachmann (auf diesem Gebiet) ist offensichtlich, daß diese Schritte zu einer konvexen Topographie führen können, wie sie in Fig. 27 durch eine gestrichelte Linie 89 angedeutet ist. Die obere Sektion 34a der Abschirmung 34 kann über dieser konvexen Form ausgebildet werden, um damit eine Höhlung 73 zu bilden, die ein relatives Spiegelbild der Höhlung 72' (bzw. dieser spiegelbildlich gleich) ist.
Fig. 28 ist eine vereinfachte Darstellung eines Kopfes mit einem MR-Lesesensor 111. Dabei steuert die Spule 64 die Sonde 61 im Einschreibmodus an, und der MR-Sensor 111 greift im Auslesemodus den (Magnet-)Fluß in der Sonde 61 vom Aufzeichnungsträger ab. Zusätzlich kann dem MR-Element ein Leiter 119 zugeordnet sein, um die Quer- und Längsvorspannung des MR-Elements zu begünstigen. Fig. 29 zeigt eine andere Alternative, jedoch mit einem Hall-Leseelement 112. Der Vorteil von MR- und Hall-Sensoren besteht darin, daß sie geschwindigkeitsunabhängig sind und eine hohe Signal(ansprech)empfindlichkeit besitzen. Die MR- oder Hall- Elemente können über oder unter der Sonde geformt werden.
Bei einigen Ausführungsformen ist eine sehr dünne Abschirmung wünschenswert bzw. zweckmäßig, weil sie sich im Einschreibmodus sättigt, im Auslesemodus jedoch wirksam ist. Dies ermöglicht das Schreiben einer breiten Spur und das Auslesen einer schmalen Spur, wodurch größere Einfachheit und Genauigkeit bei der Spurverfolgung bzw. -nachführung gewährleistet wird.
Ein anderer, in Fig. 30 dargestellter Kopf weist dünne Abschirmungssektionen 34a, 34b (d.h. zumindest an ihren Spitzen) auf. Zusätzlich ist eine alternative oder zusätzliche Flußrücklaufstrecke 118 vorgesehen. Insbesondere bildet ein Ferrit- oder sonstiges magnetisches Substrat (oder eine NiFe-Plattierung auf einem Substrat aus z.B. AlSiMag) die Strecke 118, und es ist in der Rückseiten-Schließsektion mit der Abschirmung 34 gekoppelt und an der Luftlagerfläche (der Seite des Aufzeichnungsträgers) durch einen Isolator 120 von der Spitze der Abschirmungssektion 34b getrennt. Dabei sind die Abschirmungssektionen 34a und 34b vergleichsweise dünn, so daß sie sich beim Einschreiben sättigen, beim Auslesen jedoch aktiv sind, während die Strecke 118 vergleichsweise ziemlich dick ist, um beim Einschreiben eine ungesättigte Rücklaufstrecke bereitzustellen. Eine dicke Rücklaufstrecke bietet das zusätzliche Merkmal einer Verbreiterung oder Verteilung (spreading) des Flusses, um damit die gespeicherte Information auf dem Aufzeichnungsträger nicht zu beeinflussen. Als Ergebnis wird für erhöhte Lese/Schreibleistung eine Flußstrecke geringerer Reluktanz bereitgestellt. Obgleich für ein MR-Element dargestellt, soll dies nur ein Beispiel darstellen und den Rahmen der Erfindung nicht einschränken. In einer Abwandlung dieser Ausführungsform kann je nach Konstruktionswahl die Abschirmungssektion 34a möglicherweise dicker oder dünner sein als die Abschirmungssektion 34b.
Das MR- oder Hall-Element oder der zusätzliche Flußleiter gemäß den Fig. 28, 29 und 30 kann durch Anwendung herkömmlicher Prozeßtechnologie bzw. -technik bei der beschriebenen neuen Erfindung geformt werden.
Fig. 17 veranschaulicht einen Dreipol-Lese/Schreibkopf für Vertikalaufzeichnung mit sattigbaren Seitenabschirmungen 36. Während des Einschreibprozesses gelangen die beiden magnetischen Abschirmungen oder "Bärte" bzw. Lappen 36 in Sättigung. Beim Auslesen sind jedoch die Lappen 36 voll effektive magnetische Abschirmungen, die verhindern, daß (Magnet-)Fluß von benachbarten oder angrenzenden Übergängen in den Lesepol P1 gelangt. Die Lappen (whiskers) 36 können bei der Erzeugung des Pols P2 aus den Keimschichten geformt werden.
In Fig. 18 ist ein weiterer Kopf dargestellt, der eine Version bzw. Abwandlung von Fig. 1 mit sättigbarer Seitenabschirmung darstellt. Dabei sind die Abschirmungen 38 dünner als die Abschirmungsabschnitte des Pols P2 nach Fig. 1. Die, dünnen Seitenabschirmungen 38 können während der Ausbildung des Pols P2 die Keimschichten sein, wodurch der zusätzliche Verfahrensschritt beim Ablagern der Seitenabschirmungen eingespart wird.
Fig. 19 zeigt einen Dreipol-Lese/Schreibkopf für Längsaufzeichnung. Der zentrale Pol P2 kann ein flußabgreifender oder ein induktiver Lesekopf sein. Die Kombination aus den Polen P1 bis P3 wirkt als Schreibpol (wobei P2 in der Spurbreite kleiner ist als P1 und P3, so daß breit eingeschrieben und schmal ausgelesen wird) . Ein Teil des Pols P3 bilden dünne Seitenabschirmungen 40, die bei der Ausbildung des Pols P3 die Keimschicht bilden können. Die Seitenabschirmungen 40 gelangen während des Einschreibvorgangs in Sättigung und schreiben breiter ein als beim Auslesen mittels des schmäleren Spurpols P2. Während des Auslesevorgangs wird Fluß durch die Seitenabschirmungen 40 abgeschirmt. Fig. 20 ist eine Version der Ausführungsform nach Fig. 19 mit nichtsättigbaren Seitenabschirmungen 42, die dicker sind als die Seitenabschirmungen 40 bei der Ausführungsform nach Fig. 19.
Gemäß Fig. 21 ist die Seitenabschirmung 48 aufgrund ihrer großen Oberfläche selbstgeerdet (self-grounded). Durch diese Art einer Abschirmung werden das Joch 46 sowie die Polspitzen 44 vor (Magnet-)Fluß von einer angrenzenden Spur geschützt. Die Abschirmung erstreckt sich nicht herab bis zur Grenzfläche 50 zwischen Kopf und Aufzeichnungsträger, um ein Umwandeln von niederfrequentem Restübersprechen in höhere Frequenzen zu vermeiden. Diese Konstruktion ist für Einpolund Zweipolköpfe geeignet. Diese Konstruktion ist derjenigen nach Fig. 16 ähnlich. Es ist somit ersichtlich, daß die vorliegend offenbarten Magnetköpfe mit Seitenabschirmungen die negative Auswirkung von Streuung oder Interferenz (fringing) beim Auslesen und Einschreiben reduzieren, so daß eine höhere Spurdichte und verringerte Kosten pro gespeichertem Bit gewährleistet werden können.
Ersichtlicherweise sind dem Fachmann Abwandlungen und Änderungen der vorliegenden Erfindung möglich, weshalb alle derartigen Abwandlungen und Änderungen innerhalb des Rahmens der anhängenden Ansprüche liegen sollen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Magnetkopfes (60), umfassend die folgenden Schritte:

(a) Bereitstellen eines Substratwerkstücks (74), das in seiner Oberseite eine konkave Ausbildung (72) mit gewünschten Quer- und Längsabmessungen aufweist, und

(b) Ablagern einer Magnetschicht (76) über bzw. auf dem Werkstück, welche Schicht einen konkaven Bereich (72') mit einer Oberflächenkonfiguration aufweist, die im wesentlichen der Konkavität der konkaven Ausbildung ähnelt, und eine untere Abschirmsektion (34b) umfaßt,

(c) Ausfüllen des konkaven Bereichs (72') der unteren Abschirmsektion mit Füllmaterial (82),

(d) Formen eines Pols (61) auf dem Werkstück,

(e) Erzeugen einer Isolierschicht (99, 102) mit einer konvexen Topographie über bzw. auf dem Werkstück und

(f) Formen einer oberen Abschirmsektion (34a) über bzw. auf dem Erzeugnis von Schritt (e) in Kontinuität (oder elektrischer Durchgängigkeit) mit der unteren Abschirmsektion (34b) und dem Pol (61), so daß die obere Abschirmsektion (34a) eine Konfiguration aufweist, die im wesentlichen der konvexen Topographie (89) des Schritts (e) ähnelt,

welches Verfahren ferner dadurch gekennzeichnet ist, daß die obere Abschirmsektion (34a) an einem Polspitzenbereich des Magnetkopfes (60) in Kontinuität mit der unteren Abschirmsektion (34b) geformt wird zwecks Bildung einer vollständig umschließenden Abschirmung um eine Spitze (P) des Pols (61), um dem Pol (61) eine magnetische 360º-Abschirmung gegen vom Pol (61) abgegriffenem (Magnet-)Fluß von Übergängen und (abgegriffenen) Spuren neben einem Übergang sowie eine durch den Pol (61) auszulesende Spur zu verleihen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei dem Schritt (c) der Schritt des Formens von Spulenwicklungsstreifen (80) über bzw. auf dem Werkstück vorausgeht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend ein Ausbilden der Enden der Streifen (80), so daß sie sich transvers bzw. quer längs der Spurbreitenrichtung über die Abmessungen des unteren konkaven Abschirmbereichs hinaus erstrecken, und wobei das Füllmaterial (82) ein Isoliermaterial ist und dem Schritt (d) ein Läppen des Erzeugnisses von Schritt (c) zur Bildung einer flachen oder planen (Oberfläche (86) vorausgeht.

4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei dem Schritt (e) der Schritt des Ausbildens einer Isolierschicht und von oberen Spulenwicklungen (64a) auf dem Werkstück vorausgeht, wobei die letzteren Wicklungen mit den vorhandenen Spulenstreifen (80) in Kontinuität bzw. Verbindung stehen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Spule (64) eine Solenoidspule (solenoidal) ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Pol (61) zumindest an seiner Spitze (P) mit hoher Permeabilität und (hoher) magnetischer Sättigung geformt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Pol (61) mit (aus) einer Kobalt-Zirkon-Legierung geformt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein erster Bereich der oberen Abschirmsektion (34a) von einem ersten Bereich des Pols (61) getrennt ist (wird) und ein zweiter Bereich (63) der oberen Abschirmsektion (34a) mit einem zweiten Bereich (63) des Pols (61) in Kontakt steht.

9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Formens des Pols umfaßt:

im wesentlichen flaches bzw. planes Ausbilden einer Oberseite (86) des Füllmaterials (82) und

Formen zumindest eines Abschnitts des Pols (61) auf der im wesentlichen flacheh bzw. planen Oberseite.

10. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt des Erzeugens einer Isolierschicht (99, 102) umfaßt:

Ablagern der Isolierschicht über dem Pol, so daß die Isolierschicht (99) über dem ersten Bereich des Pols vergleichsweise dünn und über einem dritten Bereich des Pols, der auf den konkaven Bereich (72') der unteren Abschirm sektion (34b) ausgerichtet ist bzw. damit fluchtet, vergleichsweise dick ist, wobei

beim Formen der oberen Abschirmsektion (34a) über der Isolierschicht die oberen und unteren magnetischen Abschirmsektionen nahe dem dritten Bereich des Pols um einen größeren Betrag als nahe dem ersten Bereich des Pols getrennt sind bzw. werden.

11. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Formen eines Sensors (64, 111, 112) neben oder nahe mindestens einem Abschnitt des Pols, um im Betrieb durch den Pol geleiteten Magnetfluß zu erfassen.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Sensor ein induktiver Sensor (64) ist.

13. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Sensor ein magnetoresistiver bzw. magnetischer Widerstands-(MR)-Sensor (111) ist.

14. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Sensor ein Hall-Sensor (112) ist.

15. Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend das Konfigurieren mindestens einer der oberen Abschirmsektion (34a) und der unteren Abschirmsektion (34b) in der Weise, daß diese Sektion mit Magnetfluß gesättigt wird, wenn der Kopf Einschreiboperationen auf einem (Aufzeichnungs-)Medium durchführt.

16. Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend das Konfigurieren mindestens einer der oberen Abschirmsektion (34a) und der unteren Abschirmsektion (34b) in der Weise, daß diese Sektion nicht mit Magnetfluß gesättigt wird, wenn der Kopf Einschreiboperationen auf einem Medium durchführt.

17. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt (f) ferner das Formen der oberen Abschirmsektion (34a) über bzw. auf dem Erzeugnis des Schritts (e) in Kontinuität mit der unteren Abschirmsektion (34b) und dem Pol (61) in einem Rückseiten-Schließbereich (63) eines Jochs umfaßt.

18. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend:

(g) Ausbilden von Spulenwicklungsstreifen (80) über bzw. auf dem Werkstück,

(h) Herab-Läppen des Erzeugnisses von Schritt (c) auf eine flache bzw. plane Oberfläche (96), wobei der Schritt (d) das Formen eines Pols (61) auf der flachen bzw. planen Oberfläche umfaßt,

(i) Erzeugen bzw. Formen einer anderen Isolierschicht (99, 102) und von mit den vorhandenen Spulenstreifen Kontinuität aufweisenden oberen Spulenwicklungen (64a) über bzw. auf dem Erzeugnis von Schritt (d),

wobei der Schritt (e) das Erzeugen einer Isolierschicht (102) mit einer konvexen Topographie (89) über bzw. auf dem Erzeugnis des Schritts (i) umfaßt und

wobei der Schritt (f) das Formen einer oberen Abschirmsektion (34a) über bzw. auf dem Erzeugnis des Schritts (e) in Kontinuität mit der unteren Abschirmsektion (34b) und dem Pol (61) in einem Rückseiten-Schließbereich (63) eines Jochs umfaßt.

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei der Kopf ein einpoliger oder Monopol-Kopf ist.

20. Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Schritt (a) das Formen der konkaven Ausbildung (72) mittels Laser-, -Ionen-, chemischer oder mechanischer Bearbeitung umfaßt.

21. Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Schritt (a) das Erzeugen einer dünnen Isolierschicht (75) über bzw. auf dem Substrat umfaßt.

22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Substrat (74) aus Alsimag und die dünne Isolierschicht (75) aus Al&sub2;O&sub3; bestehen.

23. Verfahren nach Anspruch 20, wobei dem Schritt (g) der Schritt des Ablagerns einer optionalen bzw. wahlfreien Isolierschicht (75) über bzw. auf der unteren Abschirmsektion (34b) vorausgeht.

24. Verfahren nach Anspruch 20, wobei die untere Abschirmsektion (34b) einen Rückseiten-Schließbereich (back closüre region) (63) aufweist, der innerhalb der Querabmessungen der unteren Abschirmung begrenzt, aber über die Längsabmessungen der Ausbildung hinaus angeordnet ist.

25. Verfahren nach Anspruch 20, wobei der Schritt (g) das Formen der Enden der Streifen (80) in der Weise umfaßt, daß sie sich quer längs der Spurbreitenrichtung über die Abmessungen des konkaven Bereichs (72') der unteren Abschirmung (34b) hinaus erstrecken.

26. Verfahren nach Anspruch 25, wobei im Schritt (c) das Füllmaterial (82) ein Photoresist ist und wobei mindestens ein Abschnitt der Enden der Streifen (80), der Rückseiten-Schließbereich (63) und die untere Abschirmsektion (34b) für Leitfähigkeits bzw. Leitungszwecke freigelegt sind bzw. werden.

27. Verfahren nach Anspruch 20, wobei dem Schritt (i) der Schritt des Ausbildens eines neben dem Pol (61) anzuordnenden MR-Sensors (111) vorausgeht.

28. Verfahren nach Anspruch 2,0, wobei dem Schritt (i) der Schritt des Ausbildens eines neben dem Pol anzuordnenden Hall-Sensors (112) vorausgeht.

29. Verfahren nach Anspruch 20, wobei die oberen und unteren Abschirmsektionen (34a, 34b) zumindest an ihren Spitzen dünn ausgebildet sind bzw. werden.

30. Verfahren nach Anspruch 20, wobei die oberen und unteren Abschirmsektionen (34a, 34b) zumindest an ihren Spitzen dick ausgebildet sind bzw. werden.

31. Verfahren nach Anspruch 20, ferner umfassend den Schritt des Ausbildens einer alternativen (alternate) Flußrücklaufstrecke (118), die an mindestens eine der Abschirmsektionen (34b) angeschlossen ist, wobei diese Abschirmsektion vom alternativen Flußrücklaufleiter durch eine Isolierschicht (120) getrennt ist.

32. Verfahren nach Anspruch 20, wobei der Schritt (h) ein Läppen bis zur Feststellung von Kontinuität (bzw. elektrischer Durchgängigkeit) zwischen einem Teil des Läppsystem und mindestens einem der geformten Spulenstreifen (80) und entsprechendes Einstellen des Läppens beinhalten kann.

33. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der konkave Bereich eine Ausnehmung (72) festlegt, und ferner umfassend den Schritt des Ausbildens eines Durchgangs (100) im Rückseiten-Schließbereich (63) über die Ausnehmung (72') hinaus, um die Verbindung bzw. den Anschluß der Abschirmsektionen und des Pols zu begünstigen.