DE69018202T2 - Mehrspur-aufnahmemagnetkopf mit kompakter matrixartiger struktur. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen magnetischen Mehrspur-Aufzeichnungskopf mit kompakter Matrixstruktur.
• Beispielsweise ist aus der französischen Patentanmeldung 88 05 592 ein magnetischer Aufzeichnungskopf mit Matrixstruktur bekannt, der für die Mehrspur-Aufzeichnung bestimmt ist. Ein solcher Kopf besteht aus einem dichten Netz von magnetischen Mikroköpfen. Dieses Netz enthält eine Gruppe von Magnetbereichen von im wesentlichen quadratischen Querschnitt, die in Form einer kartesischen Matrix über ein Trägersubstrat vorstehen. Diese Bereiche werden im allgemeinen durch Rinnen in einem Ferritblock gebildet. In Zeilen- und Spaltenrichtung angeordnete Leiter liegen in den Rinnen und sind in Glas eingebettet, während Magnetpole aus Sendust oder einem ähnlichen Material auf der polierten Seite der so gefüllten Rinnen ausgebildet sind. Diese Pole liegen alle im wesentlichen parallel zu einer der Diagonalen der Bereiche und verbinden jeweils die einander gegenüberstehenden Ecken zweier Bereiche, wobei ein schmaler Magnetspalt in der Mitte dieser Pole ausgebildet ist.
• Dieser Kopf arbeitet ordentlich; da aber jeder Bereich nur mit zwei Mikroköpfen verbunden ist, nutzt man die vom Kopf besetzte Oberfläche nicht bestmöglich aus.
• Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein Mehrspur-Magnetkopf mit kompakter Matrixstruktur, der für eine gegebene Oberfläche des Kopfs eine größere mögliche Anzahl von Mikroköpfen ermöglicht, und dies ohne Verringerung der Wirksamkeit dieser Mikroköpfe.
• Der Mehrspur-Aufzeichnungs-Magnetkopf mit kompakter Matrix struktur von Mikromagnetköpfen, wobei dieser Kopf eine Matrix von Bereichen aus Magnetmaterial besitzt, die über ein Trägersubstrat aus magnetischem Material vorstehen, und wobei elektrische Leiter matrixartig in den Zwischenräumen zwischen den Bereichen angeordnet und mit unmagnetischem Material bedeckt sind, wobei jeder Mikrokopf einen Magnetkreis besitzt, der aus zwei benachbarten Bereichen, aus der diese Bereiche miteinander verbindenden Zone des Substrats und Polen aus einem Material mit großer magnetischer Permeabilität gebildet wird, die sich auf mindestens einem Teil der Oberfläche jeder dieser Bereiche befinden und miteinander auf dem unmagnetischen Material im wesentlichen auf halber Strecke zwischen zwei Bereichen in Höhe eines Magnetspalts verbunden sind, ist dadurch gekennzeichnet, daß jeder Magnetbereich zum Magnetkreis von vier benachbarten Mikroköpfen gehört und daß die Bereiche versetzt bezüglich der Matrix von elektrischen Drähten angeordnet sind, wodurch es insbesondere möglich ist, den Energieverbrauch zu verringern und die höchste Betriebsfrequenz zu erhöhen.
• Die Erfindung wird nun anhand mehrerer nicht beschränkend zu verstehender Ausführungsbeispiele mit Hilfe der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
• Figur 1 zeigt einen Ausschnitt einer Ansicht eines Magnetkopfs nach dem Stand der Technik.
• Figur 2 zeigt einen Ausschnitt einer Ansicht eines erfindungsgemäßen Magnetkopfs.
• Die Figuren 3 bis 5 zeigen Ausschnitte der Ansicht von Varianten von erfindungsgemäßen Magnetköpfen.
• Figur 6 zeigt den freibleibenden Platz für den Durchgang der Leiter in einem erfindungsgemäßen Kopf.
• Figur 7 zeigt einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Kopf in Schnittdarstellung, der gemäß der Dünn-Schicht-Technologie hergestellt ist.
• Die Figuren 8 und 9 zeigen schematisch Beispiele von Formen der Bereiche des erfindungsgemäßen Magnetkopfs.
• Der bekannte Magnetkopf, der in Figur 1 gezeigt ist, enthält ein kartesisches Netz von Magnetbereichen 1. Diese Bereiche besitzen eine quadratische Form und sind auf einem Ferritsubstrat 2 ausgebildet, beispielsweise durch Rinnenbildung in diesem Substrat entlang von Zeilen und Spalten.
• Zeilenleiter L und Spaltenleiter C sind in diesen Rinnen angeordnet und werden von Glas bedeckt. Die Glasoberfläche ist poliert, und auf dieser Fläche werden Pole ausgebildet. Diese im wesentlichen zu einer Diagonalen der Bereiche parallelen Pole 3 verbinden jeweils unter Bildung einer Art Engstelle zwei Bereiche, deren Ecken einander gegenüberliegen und deren an diesen Ecken endende Diagonalen miteinander in Flucht liegen. Ein Luftspalt ist in der Mitte jeder dieser Engstellen ausgebildet.
• Der Magnetkopf aus Figur 2 hat dieselbe Gesamtoberfläche wie der aus Figur 1, aber er besitzt zweimal weniger Bereiche, die gegeneinander versetzt angeordnet sind, d.h. daß ein beliebiger Bereich (natürlich mit Ausnahme der am Rand des Kopfs), wie z.B. der Bereich 4 im Zentrum der Figur 2, von nur vier weiteren Bereichen (5 bis 8) umgeben ist, während im Kopf gemäß dem Stand der Technik ein Bereich von acht weiteren Bereichen (Figur 1) umgeben ist.
• Bei dieser Betrachtungsweise ist die Bemerkung von Bedeutung, daß nicht die Bereiche selbst, sondern die durch die Zeilen- und Spaltenleiter begrenzten und diese Bereiche enthaltenden Fächer betrachtet werden müssen. Im Fall der Figur 2 ergibt sich keine Zweideutigkeit, aber für die Figuren 8 und 9 könnte es sie ergeben. Daher wurden in den Figuren 8 und 9 die Zeilen- und Spaltenleiter dargestellt, die die Zeilen und Spalten von Bereichen begrenzen.
• Jeder Bereich des erfindungsgemäßen Kopfs ist mit vier ihn umgebenden Bereichen über Magnetpole verbunden. Im Beispiel der Figur 2 ist der Bereich 4 mit den Bereichen 5 bis 8 über je eine der Polbrücken 9 bis 12 verbunden. Jede Polbrücke hat erweiterte Enden und eine zentrale eingeengte Zone. Jede dieser Brücken wird von zwei Polen gebildet, die je einem der über diese Brücke miteinander verbundenen Bereiche zugeordnet sind. Diese Pole liegen vorzugsweise symmetrisch bezüglich der Brückenmitte. Die Enden dieser Brücke können oberhalb der Bereiche Blöcke besitzen, deren Oberfläche gleich der dieser Bereiche oder geringfügig größer ist. Die zentralen Zonen der Brücken enthalten im wesentlichen in ihrer Mitte einen schmalen Magnetspalt (ein Mikrometer oder weniger). Diese Magnetspalte der Polbrücken 9 bis 12 tragen die Bezugszeichen 9A bis 12A.
• In den Figuren 3 bis 5 sind Ausführungsvarianten der Pole und Bereiche dargestellt.
• In Figur 3 besitzen die allein dargestellten Bereiche 13 bis 15 zu den Zeilen- und Spaltenleitern parallele Seiten. Die Pole sind hier Polblöcke 13A bis 15A, die je einen der Bereiche 13 bis 15 umgeben und an deren Ecken ineinander übergehen. Diese Polblöcke besitzen solche Abmessungen, daß die Zone ihrer Verbindung eine geringere Breite als die Länge der Seiten der Bereiche besitzt, um den Magnetfluß im Magnetspalt zu konzentrieren, der in dieser Zone liegt (Magnetspalt 16 zwischen den Blöcken 13A und 14A und Magnetspalt 17 zwischen den Blöcken 14A und 15A).
• Im Beispiel der Figur 4 bilden die Seiten der alleine dargestellten Bereiche 18 bis 20 einen Winkel von etwa 45º mit den Hauptrichtungen der Zeilen- und Spaltenleiter, während die Polblöcke 18A bis 20A zu diesen Hauptrichtungen parallele Seiten besitzen. Da in diesem Beispiel die Ecken P der Bereiche einer Zeile oder einer Spalte von Bereichen praktisch in Höhe der Ecken P' der Bereiche der benachbarten Zeile oder Spalte von Bereichen liegen, können die Zeilenleiter L' und Spaltenleiter C' nicht geradlinig verlaufen und müssen diese Ecken umgehen.
• Im Beispiel der Figur 5 ist das Netz von Bereichen ähnlich dem der Figuren 2 und 3 (es wurden nur die Bereich 21 bis 24 dargestellt). Die Pole 25 bis 28 sind schmale Streifen, die diese einander gegenüberliegenden Ecken der Blöcke miteinander verbinden. Man erkennt in dieser Figur, daß benachbarte Magnetspalte unterschiedliche Azimutlagen besitzen können.
• Figur 6 bezieht sich auf eine Ausführungsform, die die Dünnschichttechnologie zur Herstellung der Leiter oder sogar für die Herstellung des ganzen Kopfes einsetzt. In dieser Figur 6 sind vier Bereiche 29 bis 32 und Zeilenleiter 33, 34 dargestellt, die den meisten zwischen diesen Bereichen verfügbaren Platz besetzen, aber doch zwischen sich und bezüglich der Bereiche einen ausreichenden Isolationsabstand belassen. Diese Zeilenleiter werden dann mit einer Isolierschicht bedeckt, und die Spaltenleiter sind ähnlich aufgebracht.
• Figur 7 zeigt diese Ausführungsform vereinfacht und im Schnitt. Man erkennt das Ferritsubstrat 35 des Kopfes, das ggf. auch mittels Dünnschichttechnologie hergestellt sein kann. Auf diesem Substrat 35 sind nacheinander eine Isolierschicht 36, eine leitende Schicht 37, beispielsweise ein Zeilenleiter, eine weitere Isolierschicht 38, eine zweite leitende Schicht 39, beispielsweise ein Spaltenleiter, eine Isolierschicht 40 und eine Schicht 41 aus dem die Pole bildenden Material, wie z.B. Sendust aufgebracht. Ein Magnetspalt 42 ist in dieser Schicht 41 ausgebildet.
• In Figur 8 wurde ein Teil eines Netzes von Bereichen ähnlich dem Netz aus Figur 4 dargestellt. In dieser Figur besitzt der zentrale Bereich 43 nur vier Nachbarbereiche im Sinn der vorliegenden Erfindung, die die Bezugszeichen 44 bis 47 tragen. Diese Nachbarbereiche befinden sich in benachbarten Fächern, wobei die Fächer durch aufeinanderfolgende Zeilen- und Spaltenleiter begrenzt werden.
• Wie oben anhand der Figur 4 dargelegt, kann man mit der Ausführungsform gemäß Figur 8 keine geradlinige Zeilenund Spaltenleiter erzielen, wenn das Netz von Bereichen dicht ist. Um dem abzuhelfen, kann man, wie in Figur 9 gezeigt, die Ecken der Bereiche, wie z.B. der Bereiche 48 bis 52 in Figur 9, stutzen, so daß ihr Querschnitt achteckig wird. Die Zeilenund Spaltenleiter L1, C1 können dann praktisch geradlinig verlaufen, ohne daß die Dichte des Netzes von Bereichen abgesenkt werden müßte. Die Bereiche können beispielsweise durch vier Rinnensysteme auf einem Ferritblock hergestellt werden, nämlich zwei zueinander senkrechte Systeme gemäß der Richtung der Drähte und zwei weitere zueinander senkrechte Systeme unter 45º zu den ersteren.
• Die Hauptvorteile des erfindungsgemäßen Magnetkopfs sind folgende:
• - Die Erregungsleiter haben eine geringere Induktanz als in den bekannten Köpfen, was die von dem Kopf verbrauchte elektrische Leistung verringert und die maximale Betriebsfrequenz erhöht.
• - Die Leiter besitzen eine geringere wechselseitige Induktanz als in den bekannten Köpfen, was wiederum die verbrauchte elektrische Leistung verringert und die höchste Betriebsfrequenz erhöht.
• - Die Wirksamkeit der Mikroköpfe kann größer sein als in den bekannten Köpfen, da man die Pole verbreitern kann, ohne allzu große Störfelder zu erzeugen, denn der Abstand zwischen Bereichen ist größer.
• In manchen Fällen können die aufeinanderfolgende Pole einer Zeile (wie z.B. die Pole 9, 10 der Figur 2) unterschiedliche Richtungen besitzen, was dazu führt, daß ihre Magnetspalte ebenfalls unterschiedliche Richtungen besitzen. Wenn also der Kopf bezüglich des für die Aufzeichnung verwendeten Magnetbands eine solche Lage hat, daß aufeinanderfolgende Magnetspalte einer gemeinsamen Zeile mit benachbarten Aufzeichnungsspuren des Bandes zusammenwirken, dann erlauben diese aufeinanderfolgenden Magnetspalte mit ihren unterschiedlichen Orientierungen die sogenannte Azimutaufzeichnung.
• - Die Operationen, um die obere Struktur (mit den Polen und Magnetspalten) mit der unteren Struktur (mit den Bereichen und ihrem Magnetsubstrat) in Flucht zu bringen, sind vereinfacht, da größere Versetzungen toleriert werden können, denn die benachbarten Bereiche sind weiter voneinander entfernt.
• - Man kann Leiter und sogar die gesamte Struktur des Kopfes gemäß der Dünnschichttechnologie herstellen. Beispielsweise zeigen die Figuren 6 und 7, daß die versetzte Anordnung der Bereiche bei gleicher Wirksamkeit eine deutlich größere Oberfläche freisetzen kann als im Fall des Kopfes der Figur 1 für den Durchlaß der Leiter. Dieses Merkmal ist von besonderer Bedeutung, da die Begrenzung des Querschnitts der elektrischen Leiter derzeit eines der größten Hindernisse bei der dichten Integration der Aufzeichnungsköpfe in der Dünnschichttechnologie ist.

Claims (3)

1. Magnetischer Vielspur-Aufzeichnungskopf mit kompakter Matrixstruktur von Mikromagnetköpfen, wobei dieser Kopf eine Matrix von Bereichen aus Magnetmaterial besitzt, die über ein Trägersubstrat aus magnetischem Material vorstehen, und wobei elektrische Leiter matrixartig in den Zwischenräumen zwischen den Bereichen angeordnet und mit unmagnetischem Material bedeckt sind, wobei jeder Mikrokopf einen Magnetkreis besitzt, der aus zwei benachbarten Bereichen, aus der diese Bereiche miteinander verbindenden Zone des Substrats und Polen aus einem Material mit großer magnetischer Permeabilität gebildet wird, die sich auf mindestens einem Teil der Oberfläche jeder dieser Bereiche befinden und miteinander auf dem unmagnetischen Material im wesentlichen auf halber Strecke zwischen zwei Bereichen in Höhe eines Magnetspalts verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Magnetbereich (4 bis 8, 13, bis 15, 18 bis 20, 29 bis 32, 43 bis 47, 48 bis 52) zum Magnetkreis von vier benachbarten Mikroköpfen (9A bis 12A, 16 und 17, 25 bis 28) gehört, und daß die Bereiche versetzt bezüglich der Matrix von elektrischen Drähten angeordnet sind (Figuren 2, 8, 9).

2. Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Leiter von dünnen Schichten gebildet werden.

3. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er aus dünnen Schichten gebildet ist.