DE69112252T2

DE69112252T2 - Herstellungsverfahren von einem magnetischen Wiedergabe-Aufzeichnungskopf.

Info

Publication number: DE69112252T2
Application number: DE69112252T
Authority: DE
Inventors: Jean-Paul Castera; Jean-Marc Coutellier
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1990-04-13
Filing date: 1991-04-03
Publication date: 1996-01-25
Anticipated expiration: 2011-04-04
Also published as: JP3394266B2; KR100274098B1; EP0452193A1; FR2661030A1; EP0452193B1; JPH04252407A; FR2661030B1; DE69112252D1; KR910018977A; US5167062A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Herstellung von Aufzeichnungs-/Wiedergabe-Magnetköpfen. Genauer gesagt ist die Erfindung anwendbar auf die Technik von Aufzeichnungs-/Wiedergabe-Magnetköpfen technisch aufwendiger Magnetbänder oder Magnetplatten, die in Peripheriegeräten zur Informationsverarbeitung für die Aufzeichnung auf und die Wiedergabe von Magnetbändern und Magnetplatten eingesetzt werden. Sie könnte ebenso gut auf andere Geräte, wie Tonbandgeräte und Videorecorder, angewendet werden.
Bei den heutigen rotierenden Aufzeichnungs-/Wiedergabemagnetköpfen wird eine "Bulk"-Technologie angewendet (d.h. eine nicht integrierte Technologie). Diese Technologie enthält schwierige Prozeßschritte des Polierens und des Aufklebens der Magnetpole. Die Erhöhung der Aufzeichnungsdichte auf den neuen Medien hat leistungsfähigere Aufzeichnungsköpfe notwendig gemacht.
Um immer kleinere Informationseinheiten auf den Magnetbändern aufzeichnen zu können, ist es notwendig, deren Koerzitivkraft zu erhöhen. Insbesondere schätzt man, daß die Abmessungen des elementaren Bits für die Aufzeichnung eines digitalen Videosignals hoher Auflösung in der Nähe von 0,2 um (in der Laufrichtung des Bandes) mal 5 um (Breite der Aufzeichnungsspur) liegen. Das ME-Band (Metal Evapore = aufgedampftes Metall) ist heute der beste Kandidat, um solche Leistungen zu erzielen. Seine Koerzitivkraft liegt nahe bei 1.000 Oersted.
Weiterhin müssen auch die Magnetköpfe selbst weiterentwikkelt werden, insbesondere muß die zur Sättigung neigende Zone in der Nähe des Spalts aus einem Material bestehen, das eine sehr viel höhere Sättigungsmagnetisierbarkeit aufweist, als es bei den üblicherweise verwendeten Ferriten der Fall ist (4πMs = 5.000 Gauss. Aus Erfahrung weiß man, daß man in der Spaltschicht gewöhnlich den 7-fachen Wert der Koerzitivkraft des Bandes erreichen muß, um korrekt schreiben zu können, hier also 7.000 Gauss).
Diese Notwendigkeiten haben die Technologie zur Herstellung dieser Bauteile kompliziert.
Es sind daher verschiedene neuartige Kopfstrukturen auf dem Markt erschienen, deren wesentliche Merkmale im folgenden angegeben sind.
- Köpfe vom "Metal in Gap"-Typ (MIG), bei denen der Körper aus einem Mn-Zn-Ferrit mit hoher Permeabilität besteht, und bei denen die Magnetpole mit einer Schicht aus Sendust belegt sind (Sendust ist eine Legierung aus Eisen, Aluminium und Silicium). Zwischen jedem Pol und der Sendustschicht, die ihn bedeckt, ist eine magnetische Zwischenschicht zur Verminderung des Phänomens des Sekundärspaltes und zur Bewahrung einer Sendust/Ferrit-Grenzfläche parallel zum Hauptspalt vorgesehen. Die Technologie zur Herstellung dieser Teile konnte soweit vereinfacht werden, daß sie der Technologie zur Herstellung der wohlbekannten Ferritköpfe sehr ähnlich geworden ist. Das Vorhandensein eines Scheinspalts an der Grenzfläche zwischen dem Sendust und dem Ferrit hat die Veränderung des Aufbaus dieses Kopfes notwendig gemacht und zur Entwicklung der folgenden Köpfe geführt.
- Köpfe vom Typ TSS (Tilted Sputtered Sendust), die sehr viel höher entwickelt sind, als die vorangegangenen, und bei denen das Hauptstück des Kopfes aus Ferrit besteht, die Pole jedoch aus einem magnetischem Material mit hoher Sättigungsmagnetisierbarkeit (Sendust: 4πMs = 12.000 Gauss) hergestellt sind. Die Sendust/Ferrit-Grenzfläche verhält sich auch wie ein Spalt geringen Ausmaßes, es ist daher erforderlich, sie gegenüber dem Nutzspalt zu neigen, um keine destruktiven Interferenzen auf den aufgezeichneten Signalen zu bekommen. Diese Erfordernis führt zu einer sehr aufwendigen Herstellungstechnologie, und somit zu hohen Kosten und schwierig zu meisternden Ergebnissen.
- MIG-Köpfe, bei denen das Problem des Scheinspalts durch Einfügung einer Anpassungsschicht zwischen das Sendustund das Ferritmaterial gelöst ist, die es ermöglicht, die destruktiven Interferenzen auf dem aufgezeichneten Signal zu vermeiden.
Jedoch sind diese Köpfe frequenzmäßig begrenzt (Körper aus Ferrit, Wirbelströme im Sendust), und ihre "Bulk"-Technologie ist für schmale Spuren wenig geeignet.
Diese beiden ersten Strukturen sind nämlich für die hohen Frequenzen digitaler Signale hoher Auflösung, mit denen gearbeitet werden muß, aus folgenden Gründen wenig geeignet:
- Das verwendete übliche Ferritmaterial weist eine zu niedrige Grenzfrequenz auf.
- Wirbelströme entwickeln sich im Sendust, das einen zu geringen elektrischen Widerstand aufweist, wodurch sich seine magnetische Permeabilität stark verringert. Die relativen Richtungen des Feldes und der Aufbringungsebene dieser Materialien erlauben unglücklicherweise nicht, das Sendust zu lamellieren, um die induzierten Ströme zu vermindern.
Demzufolge wurde kürzlich eine dritte Art von Köpfen entwickelt, jene der lamellierten Köpfe.
- LTFH (Laminated Thin Film Head). Diese Köpfe bestehen aus einem Stapel dünner Schichten hoher Magnetisierbarkeit, die voneinander durch eine oder mehrere nichtmagnetische dünne Schichten getrennt sind, um die Entwicklung von Wirbelströmen zu verhindern. Die gesamte Dicke des Stapels legt die Breite der Schreibspur fest. Die Breite des Spaltes ist durch die Dicke der nichtmagnetischen Schicht festgelegt, die die beiden Teile des Kopfes trennt.
Die Abwesenheit eines Körpers aus Ferrit und die Aufbringung leistungsfähiger Magnetschichten in einer Ebene parallel zu den Aufzeichnungsspuren ermöglichen einerseits eine Benutzung bei hohen Frequenzen und andererseits eine gute Anpassung an schmale Aufzeichnungsspuren. Demgegenüber hebt die Herstellung des Spaltes mit demselben Verfahren wie mit der "Bulk"-Methode diesen letzten Vorteil auf und wandelt diesen möglichen Vorteil der dünnen Schichten sogar in einen wesentlichen Nachteil um. Es ist nämlich insbesondere für geringe Spurbreiten sehr schwierig, die beiden Teile, die einen solchen Kopf bilden, richtig zu justieren und die Magnetpole einander genau gegenüberstehend anzuordnen. Schließlich macht diese Technologie eine individuelle Endbehandlung der Köpfe (Abrunden) notwendig und zieht daher erhöhte Kosten nach sich.
Die zuvor beschriebenen Technologien erfordern eine Behandlung der Köpfe auf Stegen bis zum abschließenden Abrunden eines jeden Kopfes, die zunächst auf einem Steg ausgeführt wird und daraufhin Kopf für Kopf. Unser Vorschlag erlaubt eine einheitliche Behandlung (zweidimensionales Substrat) bis zum abschließenden Abrunden.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung liegt darin, dieses Problem zu lösen und die Vorteile die mit der Aufbringung dünner Schichten verbunden sind, nämlich ein gemeinsames Herstellungsverfahren und eine vollkommene Eignung für schmale Spuren, voll zu nutzen. Insbesondere erlaubt die Erfindung eine äußerst genaue automatische Justierung der Magnetpole. Im übrigen sind alle Eigenschaften des letzten angeführten Strukturtyps gewahrt.
Das Dokument JP-A-02-014411 beschreibt einen Aufzeichnungs/Wiedergabe-Magnetkopf, der eine Trägerschicht enthält, die eine Hauptfläche aufweist und auf dieser Hauptfläche zwei Schichten aus magnetischen Materialien trägt, die durch eine als Dünnschicht oder Dickschicht ausgebildete Spaltschicht aus nichtmagnetischem Material getrennt sind. Diese Spaltschicht bildet einen bestimmten Winkel mit der Hauptfläche, wobei ein Loch durch die erste Trägerschicht und die beiden Schichten aus magnetischen Materialien derart hindurchgeht, daß es die Spaltschicht schneidet. Bei der Herstellung dieses Kopfes wird der Winkel, den der Spalt mit der Hauptfläche bildet, anscheinend durch ein Ionenätzverfahren erhalten.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Magnetkreises für einen Aufzeichnungs-/Wiedergabe- Magnetkopf, der eine erste Trägerschicht aus nichtmagnetischem Material enthält, die eine Hauptfläche aufweist und auf dieser Hauptfläche zwei als Dünnschichten oder Dickschichten ausgebildete Schichten aus magnetischen Materialien trägt, die durch eine als Dünnschicht oder Dickschicht ausgebildete Spaltschicht aus nichtmagnetischem Material getrennt sind, wobei die Spaltschicht einen bestimmten Winkel mit der Hauptfläche bildet, wobei ein Loch durch die erste Trägerschicht und die beiden Schichten aus magnetischen Materialien derart hindurchgeht, daß es sich mit der Spaltschicht schneidet, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
a) Herstellung eines einkristallinen Substrats, das eine Hauptfläche aufweist, die in einem bestimmten Winkel bezüglich einer Kristallachse des einkristallinen Substrats ausgerichtet ist, damit ein vorbestimmter Winkel des Spaltes in bezug auf die aktive Fläche der ersten Trägerschicht eingestellt wird;
b) Herstellung einer Maske auf einem Teil der Hauptfläche;
c) selektives chemisches Ätzen der Hauptfläche des Substrats entlang einer Ebene, die der Kristallorientierung des Substrats entspricht;
d) Aufbringen einer Spaltschicht aus einem nichtmagnetischen Material;
e) Aufbringen einer ersten Schicht aus einem magnetischen Material;
f) Bearbeitung der ersten Schicht aus magnetischem Material und eventuell der Schicht aus nichtmagnetischem Material in der Weise, daß eine ebene Oberfläche erhalten wird;
g) Aufkleben einer ersten Trägerschicht aus nichtmagnetischem Material;
h) Entfernen des verbliebenen einkristallinen Substrats;
i) Aufbringen einer zweiten Schicht aus einem magnetischen Material auf die Fläche des Gebildes, die durch das Entfernen des einkristallinen Substrats freigelegt worden ist;
j) Einbringen eines Lochs, das eine Unterbrechung der Spaltschicht aus nichtmagnetischem Material verursacht.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Magnetkreises für einen Aufzeichnungs-/Wiedergabe-Magnetkopf, der eine erste Trägerschicht aus nichtmagnetischem Material enthält, die eine Hauptfläche aufweist und auf dieser Hauptfläche zwei als Dünnschichten oder Dickschichten ausgebildete Schichten aus magnetischen Materialien trägt, die durch eine als Dünnschicht oder Dickschicht ausgebildete Spaltschicht aus nichtmagnetischem Material getrennt sind, wobei die Spaltschicht einen bestimmten Winkel mit der Hauptfläche bildet, wobei ein Loch durch die erste Trägerschicht und die beiden Schichten aus magnetischen Materialien derart hindurchgeht, daß es sich mit der Spaltschicht schneidet, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
a) Herstellung eines einkristallinen Substrats, das eine Hauptfläche aufweist, die in einem bestimmten Winkel bezüglich einer Kristallachse des einkristallinen Substrats ausgerichtet ist, damit ein vorbestimmter Winkel des Spalts in Bezug auf die aktive Fläche der ersten Trägerschicht eingestellt wird;
b) Herstellen einer Maske auf einem Teil der Hauptfläche;
c) selektives chemisches Ätzen der Hauptfläche des Substrats entlang einer Ebene, die der Kristallorientierung des Substrats entspricht;
d) Aufbringen einer ersten Schicht aus einem magnetischen Material;
e) Aufbringen einer Spaltschicht aus einem nichtmagnetischen Material;
f) Aufbringen einer zweiten Schicht aus einem magnetischen Material;
g) Bearbeiten der zweiten Schicht in der Weise, daß eine erste Oberfläche erhalten wird;
h) Aufkleben einer ersten Trägerschicht auf die erste Oberfläche;
i) Entfernen des einkristallinen Substrats;
j) Einbringen eines Lochs in der Weise, daß eine Unterbrechung in der Spaltschicht verursacht wird.
Das Verfahren zum selektiven chemischen Ätzen eines monokristallinen Substrats entlang einer kristallographischen Ebene ist an sich aus dem Dokument IBM Technical Disclosure Bulletin, Bd. 21, Nr. 12, Mai 1979, bekannt.
Die verschiedenen Ziele und Merkmale der Erfindung erscheinen in der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, wobei
- die Figuren 1 bis 13 verschiedene Herstellungsschritte eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens darstellen;
- die Figuren 14 bis 19 verschiedene Herstellungsschritte eines anderen erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens darstellen;
- die Figuren 20 bis 22 eine Variante des in den Figuren 14 bis 19 gezeigten Herstellungsverfahrens darstellen;
- die Figuren 23 bis 24 ein Beispiel der gemeinsamen Herstellung der Magnetköpfe darstellen.
Unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 13 wird zunächst ein erstes Herstellungsverfahren eines Aufzeichnungs-/Wiedergabe-Magnetkopfes entsprechend der Erfindung beschrieben.
Um dieses Verfahren zu verwirklichen, verwendet man ein Substrat aus kristallinem Material, das eine Fläche 10 aufweist, die in einem bestimmten Winkel zu einer Kristallachse des Substrats ausgerichtet ist. Das Substrat kann beispielsweise aus kristallinem Silicium bestehen, und die Kristallachse kann die < 100> -Achse sein.
Auf der Fläche 10 des Substrats wird eine Maske 2 hergestellt, die einen Teil der Fläche 10 schützt (Fig. 1). Wenn das Substrat beispielsweise aus Silicium besteht, wird die Maske 2 durch Aufbringung eines Materials hergestellt, das unempfindlich gegenüber einer Ätzlösung ist, die das Silicium angreift. Vorzugsweise wird die Maske aus SiO&sub2; hergestellt, das man durch thermische Oxidation des Siliciums des Substrats 1 erhält.
In einem folgenden Schritt ätzt man die Fläche 10 mit einem Ätzmittel, das die Maske nicht angreift. Im vorliegenden Beispiel eines Substrats aus Silicium und einer Maske aus SiO&sub2; ist das Ätzmittel:
NaOH + Isopropanol + H&sub2;O
Der Ätzprozeß vollzieht sich entlang der Kristallorientierung des Substrats.
Wenn die Fläche 10 des Siliciumsubstrats senkrecht zur < 100> -Achse ausgerichtet ist, vollzieht sich der Ätzprozeß entlang einer Ebene, die einen Winkel von 54,75º mit der Normalen der Fläche 10 einschließt.
Wie in Fig. 2 dargestellt, erhält man eine Fläche 3, die einen Winkel b (beispielsweise 54,75º) mit der Normalen der Fläche 10 einschließt.
Die Ätztiefe p des Substrats muß der Breite der Magnetpole des herzustellenden Magnetkopfes (Breite des aktiven Teils des Kopfes) im wesentlichen entsprechen. Diese Tiefe p beträgt beispielsweise etwa 5 Mikrometer.
Im Laufe des folgenden Schritts (Fig. 3) bringt man eine Schicht 4 aus nichtmagnetischem Material auf, die als Material des Spalts des Magnetkopfes dient. Diese Schicht kann entweder durch Ablagerung (von Al&sub2;O&sub3;, SiO&sub2;, ...) oder durch Oxidation erhalten werden, im Falle von Silicium insbesondere durch thermische Oxidation, bei der sich eine SiO&sub2;-Schicht bildet.
Daraufhin erzeugt man, wie in Fig. 4 dargestellt, eine Schicht 5 aus einem magnetischen Material, d.h. einem Material mit einer hohen Permeabilität und einer hohen Sättigungsmagnetisierbarkeit. Dieses Material ist beispielsweise Sendust, das eine Legierung aus Eisen, Aluminium und Silicium mit einer guten Permeabilität ist. Die Dicke dieser Schicht entspricht in etwa der Tiefe p des vorangegangenen Ätzschrittes.
Man erhält demnach eine Struktur, die eine Zone P1 aufweist, die höher liegt als die Zone P2.
Die Zone, die höher liegt als die Schicht 5, wird daraufhin entfernt, beispielsweise durch Polieren. Wenn die Dicke der Schicht 5 geringer ist als die Höhe der Stufe des Substrats (Tiefe p), wird der Poliervorgang oberhalb der Zone P2 beendet, und die Schicht 4 der Zone P3 wird entfernt. Wenn die Dicke der Schicht 5 größer ist als die Tiefe p, wird der Poliervorgang fortgesetzt, bis die Schicht 4 der Zone P3 erreicht ist. In diesem Fall kann man die Schicht 4 entfernen oder sie bestehen lassen.
Man erhält auf diese Weise die in Fig. 5 dargestellte Struktur, die eine Fläche 11 besitzt.
Im folgenden Schritt wird die Schicht 11 mit einem Substrat oder einer Trägerschicht 6 verbunden. Das Substrat kann beispielsweise ein auf die Fläche 10 aufgeklebtes Glas sein. Eine Variante würde darin bestehen, eine Schicht mit einer beträchtlichen Dicke (15 bis 30 um) eines nichtmagnetischen Materials (SiO&sub2;, Al&sub2;O&sub3;, ...) beispielsweise durch Sputtern aufzubringen. Man erhält dann die in Fig. 6 dargestellte Struktur.
Daraufhin wird das Substrat 1 beispielsweise durch isotropes chemisches Ätzen entfernt (Fig. 7).
Wie in Fig. 8 dargestellt, wird eine zweite Schicht 7 eines Materials guter Permeabilität, beispielsweise Sendust, auf die Fläche des Substrats 6 aufgebracht, die die Schichten 4 und 5 aufweist. Die Dicke dieser Schicht 7 ist im wesentlichen gleich der Dicke der vorher aufgebrachten Schicht 5 aus magnetischem Material also etwa 5 Mikrometer.
Daraufhin wird die überstehende Zone von M2 beispielsweise durch Polieren entfernt. Auch in diesem Fall kann man, abhängig von der Dicke der Zone M2, die Ebene P4 der aus Siliciumdioxid bestehenden Schicht 4 entfernen oder beibehalten. Man erhält demzufolge die in Fig. 9 dargestellte Struktur.
Im Laufe eines folgenden Schritts (Fig. 10) wird der Magnetkopf so bearbeitet, daß er eine vorbestimmte Form erhält. Weiterhin wird ein Loch 9 derart senkrecht zur Ebene der Schichten gebohrt, daß es die Spaltschicht 4 schneidet.
Man erhält beispielsweise einen Kopf, wie er in Fig. 11 dargestellt ist. Bei dieser Ausführungsform wurden das Substrat 6 und die Schichten 5 und 7 gleichzeitig bearbeitet. Eine gebogene Fläche 20, mit der die Spaltschicht 40 bündig ist, bildet die aktive Fläche des Magnetkopfes, die in Kontakt mit dem Aufzeichnungsträger (dem Magnetband) kommt. Das Loch 9 unterbricht die Schicht 4. Wicklungen B1 und B2 sind durch das Loch 9 um die Schichten 5 und 6 herumgewickelt. Der von den Wicklungen ausgehende Magnetfluß schließt sich wieder über einen Aufzeichnungsträger (nicht dargestellt), der sich in der Nähe der aktiven Fläche 20 befindet, und durchquert den Spalt 41, der wegen seiner Länge das Funktionieren des Magnetkopfes nicht stört.
Wie in Fig. 12 dargestellt, kann ein zweites Substrat 8 (oder eine Trägerschicht) auf der in Bezug auf die Magnetschichten 5 und 7 gegenüberliegenden Seite des Substrats 6 angeordnet werden. Die Magnetschichten 5 und 7 und der Spalt 4 sind auf diese Weise zwischen den Flächen 16 und 18 der beiden Stützteile 6 und 8 angeordnet, wodurch die Magnetschichten und der Spalt geschützt werden und die Festigkeit des Kopfes verbessert wird. Dieses Substrat 8 kann genauso hergestellt werden wie das Substrat 6.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, bei der die Substrate 6 und 8 Schichten aus nichtmagnetischem Material mit einer Dicke zwischen 15 und 30 um sind, können die Träger verklebt werden, beispielsweise mit Glas, um die so hergestellten Köpfe handhabbar zu machen. Man kann dafür sorgen, daß sich die Ränder dieser Träger von dem Teil des Kopfes, der sich in Kontakt mit dem Magnetband befindet, wenigstens einige zehn um entfernt befinden, wie in Fig. 13 dargestellt ist (auch wenn dies nicht unbedingt notwendig ist).
Was die Wicklung der Köpfe angeht, würde eine Variante darin bestehen, eine integrierte Wicklung herzustellen.
Der Schritt des Herausarbeitens der Form der Pole kann vermieden werden, indem man diese Form in das bereits vorbereitete Siliciumsubstrat einbringt, wie in den Figuren 20 bis 22 dargestellt ist.
Dieses Herstellungsverfahren hat die folgenden Vorteile:
- eine vollkommene Beherrschung des Azimutwinkels und die Herstellung eines vollkommenen Spaltes, da dieser direkt auf der Siliciumstufe hergestellt wird. Die Abmessungen des Spaltes sind genau kontrolliert, und die Qualität der Flanken ist die der geneigten Ebene aus Silicium. Bei dieser Herstellungsweise ist die Vollkommenheit des Spaltes unabhängig von der Tiefe der Stufe aus Silicium. Diese Technologie ist demnach für alle Spurbreiten gut geeignet.
- ein Aufbringen von Schichten aus magnetischen Materialien auf demselben Material (SiO&sub2;) unter genau gleichen Bedingungen (Azimutwinkel im Bereich des Spalts). In diesem Fall wird die zweite Magnetschicht nicht durch eventuelle Fehler der ersten beeinträchtigt.
Unter Bezugnahme auf die Figuren 14 bis 19 wird im folgenden ein weiteres Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung beschrieben.
Wie zuvor verwendet man ein Plättchen eines monokristallinen Substrats mit geeigneter Orientierung. Beispielsweise hat ein Plättchen aus monokristallinem Silicium, das in < 100> - Richtung orientiert ist, unter 54,75º ausgerichtete Ebenen, die gegenüber chemischem Ätzen mit einer Lösung aus NaOH, Isopropanol und Wasser widerstandsfähig sind. Man kann auf diese Weise sehr genau festgelegte Seitenflächen erhalten, indem man einen Teil einer Fläche des Substrats 1 mit einer Maske 2 bedeckt, und daraufhin einen chemischen Ätzschritt vornimmt (Fig. 14). Man erhält eine Seitenfläche 3, die einen genau bestimmten Winkel (beispielsweise 54,75º) mit der Normalen der Fläche des Substrats einschließt.
Eine angepaßte Fehlausrichtung der Kristallachse des Plättchens würde eine Seitenfläche ergeben, die mit der Oberfläche einen anderen Winkel einschließt, so daß ein weiter Bereich von Winkeln erreicht werden kann.
Schichten magnetischer oder nichtmagnetischer Materialien können an der Oberfläche dieses geätzten Substrats abgeschieden werden und nehmen genau die Form des Substrats an.
Gemäß der Erfindung bringt man, wie in Fig. 15 dargestellt, nacheinander die folgenden Schichten auf:
- eine Schicht 5 aus magnetischem Material Al, beispielsweise aus Sendust mit einer Dicke von typischerweise 5 um;
- eine Schicht 4 aus nichtmagnetischem Material B1, beispielsweise aus Aluminiumoxid Al&sub2;O&sub3; mit einer Dicke von typischerweise 0,2 um;
- eine Schicht 7 aus magnetischem Material A2, beispielsweise aus Sendust einer Dicke von typischerweise 5 um.
Durch das aufeinanderfolgende Aufbringen dreier Schichten auf demselben Unterteil kann jegliche von außen verursachte Verunreinigung verhindert werden:
Die Zonen, die höher liegen als die Schicht A2, werden entfernt, beispielsweise durch Polieren, und daraufhin wird ein ebenes, nichtmagnetisches Substrat 8, beispielsweise mit Glas, auf die so polierte Oberfläche aufgeklebt (Fig. 16).
Daraufhin wird das ursprüngliche Siliciumsubstrat 1 beispielsweise durch isotropes chemisches Ätzen oder mit geeigneten mechanischen Mitteln entfernt, ebenso wie der herausstehende Teil der Schicht 5 aus dem magnetischen Material Al. Man erhält dann die in Fig. 17 dargestellte Struktur.
Man bearbeitet daraufhin die obere Fläche, wie in Fig. 18 dargestellt, derart, daß dadurch die endgültige Form der gewünschten Struktur festgelegt wird. Man kann beispielsweise die Methode des Ionenätzens durch eine vorher angebrachte Maske verwenden.
Schließlich wird ein zweites ebenes, nichtmagnetisches Substrat 8' auf diese freigelegte Oberfläche geklebt. Hierauf müssen nur noch die Löcher gebohrt werden, durch die die Drähte der Wicklungen hindurchgeführt werden, die Köpfe vereinzelt und von dem Substrat getrennt werden und die in Kontakt mit dem Band stehenden Oberflächen abgerundet werden, um einen Magnetkopf zu bekommen, wie er in Fig. 19 dargestellt ist.
Gemäß einer Variante wird das monokristalline Substrat 1 im ersten Schritt einem Ionenätzprozeß unterzogen, und es wird die Form des Kopfes im Substrat 1 hohl gebildet (Figuren 20 bis 22). Die darauffolgenden Verfahrensschritte entsprechen den bereits beschriebenen. Die Pole werden auf diese Weise in das monokristalline Substrat eingearbeitet, und es muß folglich kein Ätzen der Pole mehr vorgenommen werden.
Wie bereits im Zusammenhang mit der Fig. 23 beschrieben, können eine oder mehrere Wicklungen mit dem Magnetkopf integriert werden.
Ein solches Herstellungsverfahren hat die folgenden Vorteile:
- die Breite der Spur wird durch die Höhe der in das Silicium geätzten Stufe festgelegt, falls die Dicke der aufgebrachten Magnetschichten wenigstens genauso groß ist,
- der Azimutwinkel des hergestellten Spalts wird durch selektives Ätzen des als Träger verwendeten Monokristalls festgelegt,
- die Breite des Spalts wird durch die Dicke der aufgebrachten nichtmagnetischen Schicht B1 genau festgelegt,
- man kann den Schritt des Ätzens der Form der Pole umgehen, indem man diese Form in das richtig vorbereitete Siliciumsubstrat einbringt.
Die Erfindung betrifft demnach auch einen Magnetkopf, wie er in den Figuren 11 und 19 dargestellt ist. Ein solcher Kopf besitzt auf einem Substrat 6 zwei Schichten 5 und 7 aus Magnetmaterialien (mit hoher Permeabilität und hoher Sättigungsmagnetisierung) in Dünn- oder Dickschichten, die durch eine Schicht 4 aus nichtmagnetischem Material getrennt sind, die ebenfalls als Dünn- oder Dickschicht ausgebildet ist
(Fig. 11). Die Schicht 4 (Bezugszahlen 40 und 41 in Fig. 11) schließt einen genau bestimmten Winkel mit der Normalen auf die Ebene der Schichten 5 und 7 ein. Ein Loch 9 trennt die Schicht 4 in zwei Teile 40 und 41. Das Loch 9 erlaubt das Wickeln der Magnetfeld-Induktionswicklungen B1 und B2.
Wie in Fig. 19 dargestellt, können die Schichten 5 und 7 sowie die Schicht 4 aus nichtmagnetischem Material (Spaltschicht) zwischen zwei Substratschichten 8 und 8' eingefügt werden.
Dieses Verfahren zur Herstellung von Magnetköpfen läßt sich auf Magnetköpfe im Bereich der Datenverarbeitung anwenden (Festplatten, Magnetbänder, ...).
Gleichermaßen ist es auf andere Arten von Magnetköpfen anwendbar, beispielsweise:
- Magnetköpfe für Videoanwendungen, insbesondere für die Aufzeichnung von digitalen HDTV-Signalen,
- Köpfe für mehrere Spuren und allgemein alle Arten von einzelnen oder mehrfachen Magnetköpfen für private, berufliche oder militärische Anwendungen.
In den verschiedenen vorher beschriebenen Verfahren ist es weiterhin möglich, die Schichten 5 und 7 aus magnetischen Materialien zu lamellieren, indem man Schichten aus magnetischen und aus isolierenden Materialien abwechselnd aufbringt, um die Entwicklung von Wirbelströmen zu verhindern.
Schließlich besitzen gemäß einer anderen Herstellungsvariante der Erfindung eine der Schichten des Substrats, die mit den Schichten 5 und 7 verklebt ist, oder die beiden Schichten (6, 8, 8') einen Bereich aus magnetischem Material, der sich auf dem Bereich 41 der Spaltschicht befindet. Der Bereich 41 des Spaltes ist auf diese Weise magnetisch kurzgeschlossen.
Damit dieser magnetische Kurzschluß wirksam ist, sehen die Herstellungsverfahren vor, daß die Substratschicht (oder die Substratschichten) (6, 8, 8') durch aufeinanderfolgendes Aufbringen eines nichtmagnetischen Materials im Bereich 40 des Spaltes und eines anderen nichtmagnetischen Materials im Bereich 41 des Spaltes hergestellt werden.
Die Erfindung erlaubt weiterhin eine gemeinsame Herstellung vieler Köpfe. In diesem Fall verläuft das Herstellungsverfahren so, wie im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 9 beschrieben, und es werden daraufhin, wie in Fig. 23 dargestellt, mehrere Magnetköpfe entlang der Spaltschicht 4 ausgeschnitten. Es ist unmittelbar einsichtig, daß das Herstellungsverfahren der Erfindung ermöglicht, mehrere parallele, getrennte Spaltschichten 4, 4', 4" herzustellen, wie in Fig. 24 dargestellt ist, und daraufhin mehrere Magnetköpfe entlang jeder Spaltschicht auszuschneiden.
Es bleibt hinzuzufügen, daß das gerade beschriebene Ausschneiden der Magnetköpfe durchgeführt werden kann, nachdem ein zweites Substrat 8, wie in Fig. 16 dargestellt, hergestellt worden ist, um die Festigkeit der Magnetköpfe zu verbessern.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Magnetkreises für einen Aufzeichnungs-/Wiedergabe-Magnetkopf, der eine erste Trägerschicht (6) aus nichtmagnetischem Material enthält, die eine Hauptfläche (18) aufweist und auf dieser Hauptfläche zwei als Dünnschichten oder Dickschichten ausgebildete Schichten (5, 7) aus magnetischen Materialien trägt, die durch eine als Dünnschicht oder Dickschicht ausgebildete Spaltschicht (4) aus nichtmagnetischem Material getrennt sind, wobei die Spaltschicht (4) einen bestimmten Winkel mit der Hauptfläche (18) bildet, wobei ein Loch (9) durch die erste Trägerschicht (6) und die beiden Schichten (5, 7) aus magnetischen Materialien derart hindurchgeht, daß es sich mit der Spaltschicht (4) schneidet, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

a) Herstellung eines einkristallinen Substrats (1), das eine Hauptfläche (10) aufweist, die in einem bestimmten Winkel bezüglich einer Kristallachse (< 100> ) des einkristallinen Substrats ausgerichtet ist, damit ein vorbestimmter Winkel des Spaltes (4) in Bezug auf die aktive Fläche der ersten Trägerschicht (6) eingestellt wird;

b) Herstellung einer Maske (2) auf einem Teil der Hauptfläche (10);

c) selektives chemisches Ätzen der Hauptfläche (10) des Substrats entlang einer Ebene, die der Kristallorientierung des Substrats entspricht;

d) Aufbringen einer Spaltschicht (4) aus einem nichtmagnetischen Material;

e) Aufbringen einer ersten Schicht (5) aus einem magnetischen Material;

f) Bearbeitung der ersten Schicht (5) aus magnetischem Material und eventuell der Schicht (4) aus nichtmagnetischem Material in der Weise, daß eine ebene Oberfläche (11) erhalten wird;

g) Aufkleben einer ersten Trägerschicht (6) aus nichtmagnetischem Material;

h) Entfernen des verbliebenen einkristallinen Substrats

i) Aufbringen einer zweiten Schicht (7) aus einem nichtmagnetischen Material auf die Fläche des Gebildes, die durch das Entfernen des einkristallinen Substrats freigelegt worden ist;

j) Einbringen eines Lochs (9), das eine Unterbrechung der Spaltschicht (4) aus nichtmagnetischem Material verursacht.

2. Verfahren zum Herstellen eines Magnetkreises für einen Aufzeichnungs-/Wiedergabe-Magnetkopf, der eine erste Trägerschicht (6) aus nichtmagnetischem Material enthält, die eine Hauptfläche (18) aufweist und auf dieser Hauptfläche zwei als Dünnschichten oder Dickschichten ausgebildete Schichten (5, 7) aus magnetischen Materialien trägt, die durch eine als Dünnschicht oder Dickschicht ausgebildete Spaltschicht (4) aus nichtmagnetischem Material getrennt sind, wobei die Spaltschicht (4) einen bestimmten Winkel mit der Hauptfläche (18) bildet, wobei ein Loch (9) durch die erste Trägerschicht (6) und die beiden Schichten (5, 7) aus magnetischen Materialien derart hindurchgeht, daß es sich mit der Spaltschicht (4) schneidet, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

a) Herstellung eines einkristallinen Substrats (1) das eine Hauptfläche (10) aufweist, die in einem bestimmten Winkel bezüglich einer Kristallachse (< 100 > ) des einkristallinen Substrats ausgerichtet ist, damit ein vorbestimmter Winkel dem Spaltes (4) im Bezug auf die aktive Fläche der ersten Trägerschicht (6) eingestellt wird;

b) Herstellung einer Maske (2) auf einem Teil der Hauptfläche (10);

d) Aufbringen einer ersten Schicht (5) aus einem magnetischen Material;

e) Aufbringen einer Spaltschicht (4) aus nichtmagnetischem Material;

f) Aufbringen einer zweiten Schicht (7) aus einem magnetischen Material;

g) Bearbeiten der zweiten Schicht (7) in der Weise, daß eine erste Oberfläche erhalten wird;

h) Aufkleben einer ersten Trägerschicht (8) auf die erste Oberfläche;

i) Entfernen des einkristallinen Substrats (1); j) Einbringen eines Lochs (9) in der Weise, daß eine Unterbrechung in der Spaltschicht (4) verursacht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es vorsieht, nach dem Schritt des Aufbringens der zweiten Schicht (7) aus magnetischem Material diese zweite Schicht (7) derart zu bearbeiten, daß eine ebene Fläche erhalten wird, und dann auf dieser ebenen Fläche eine zweite Trägerschicht (8) auszubilden, die zusammen mit der ersten Trägerschicht (6) die Schichten (5, 6) aus magnetischen Materialien und die Spaltschicht (4) einschließt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es vorsieht, nach dem Schritt des Entfernens des einkristallinen Substrats (1) die erste Schicht (5) aus magnetischem Material derart zu bearbeiten, daß eine ebene Fläche erhalten wird, und dann auf dieser ebenen Fläche eine zweite Trägerschicht (8') auszubilden, die zusammen mit der ersten Trägerschicht (6) die Schichten (5, 6) aus magnetischen Materialien und die Spaltschicht (4) einschließt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, angewendet auf die Herstellung eines Magnetkopfes, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Magnetfeld-Induktionswicklung (B1, B2) durch das Loch (9) um eine Schicht (5, 7) aus magnetischem Material gewickelt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das einkristalline Substrat aus Silicium besteht.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Materialien, Legierungen auf der Basis von Eisen, Aluminium und Silicium sind.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtmagnetische Material der Spaltschicht (4) Siliciumoxid ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Magnetkreise für Magnetköpfe auf dem gleichen Substrat (1) gebildet werden und daß das Verfahren vorsieht, mehrere entlang der Spaltschicht (4) verteilte Magnetköpfe zu bearbeiten.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Magnetkreise für Magnetköpfe auf dem gleichen Substrat (1) gebildet werden und daß das Verfahren vorsieht, mehrere parallele Spaltschichten (4, 4',4") herzustellen.