DE69113649T2 - Herstellungsverfahren eines oberen Polschuhes eines Magnetkopfes und nach diesem Verfahren hergestellter obere Polschuh. - Google Patents

Herstellungsverfahren eines oberen Polschuhes eines Magnetkopfes und nach diesem Verfahren hergestellter obere Polschuh.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung hat ein Herstellungsverfahren eines Magnetkopfes mit zwei Materialien und einen nach diesem Verfahren hergestellten Kopf zum Gegenstand.
  • Die Erfindung findet eine Anwendung von zwei Typen von Magnetköpfen, sowohl fliegend, zur Plattenaufzeichnung, als auch mit Kontakt, zur Bandaufzeichnung. Das französische Patentdokument FR-A-2 604 021, das die Präambel der unabhängigen Ansprüche wiedergibt, beschreibt ein Herstellungsverfahren eines Dünnschichten-Magnetkopfes mit Planarstruktur. Der durch diese Struktur erhaltene Kopf ist in der beigefügten Figur 1 im Schnitt dargestellt. Er umfaßt ein Substrat 10, in dem eine erste Senke ausgefüllt wurde mit einer ersten magnetischen Schicht 16, hergestellt durch elektrolytisches Wachstum auf einer Elektrode 14, eine Spule 20, eingelassen in eine isolierende Schicht 18, zwei magnetische Klötzchen 23, 24, eine zweite Magnetschicht, zwei Flußkonzentratoren 30, 31 bildend, eine zentrale isolierende Insel 32, eine isolierende Schicht 34, z.B. aus Siliciumdioxid, eine weitere Senke abgrenzend, die mit einer anderen magnetischen Schicht gefüllt wurde, ebenfalls durch elektrolytisches Wachstum, wobei diese Schicht aufgeteilt wird in zwei Teile 46, 48 durch einen nichtmagnetischen Spacer 42, der den Spalt des Kopfes bildet.
  • Ein analoger Kopf kann erzielt werden, indem man die Flußkonzentratoren 30 und 31 wegläßt und indem man derart vorgeht, daß die obere Schicht 46, 48 direkt auf den Klötzchen 23, 24 aufliegt.
  • In der Folge wird mit "oberer Polschuh" der magnetische Teil bezeichnet, der beiderseits des Spacers 42 angeordnet ist, wobei der untere Polschuh der magnetischen Schicht 16 entspricht.
  • Der obere Polschuh wird also in dieser vorhergehenden Technik durch elektrolytische Abscheidung hergestellt. Ein magnetisches Material, das sich gut für diese Technik eignet, ist z.B. die Legierung Eisen-Nickel der Zusammensetzung 80/20, die ein weiches Material ist.
  • Diese Technik, die in mancher Hinsicht befriedigt, weist Nachteile auf. Die Wahl eines magnetischen Materials nämlich, das sich für eine elektrolytische Abscheidung eignet, ist relativ begrenzt und die Eisen-Nickel-Legierung ist schließlich eines der wenigen geeigneten Materialien. Nun bietet diese Material aber nicht alle erforderlichen Eigenschaften, insbesondere, weil es eine ziemlich geringe mechanische Härte aufweist (Vickershärte in der Größenordnung von 100). Dieser Schwachpunkt verbietet praktisch, wegen der daraus resultierenden schnellen Abnutzung, Kontaktköpfe mittels dieser Technik herzustellen. Außerdem weisen die herkömmlicherweise verwendeten elektrolytisch abscheidbaren magnetischen Materialien keine optimalen magnetischen Kennwerte auf (z.B.: Magnetisierung bis zur Sättigung, magnetische Permeabilität, ...).
  • Es gibt natürlich andere magnetische Materialien mit höherer Härte und/oder besseren magnetischen Kennwerten, aber sie eignen sich nicht für die elektrolytische Abscheidung. Sie müssen z.B. mittels Kathodenzerstäubung bzw. Sputtern verarbeitet werden. In diesem Fall ist es aber sehr schwierig, eine homogene und insbesondere eine dicke homogene magnetische Schicht beiderseits eines Spalts zu erhalten, wie dies bei der elektrolytischen Technik der Fall ist.
  • Das Dokument JP-A-1 133 210 beschreibt einen Magnetkopf mit zwei verschiedenen Materialien, wovon eines elektrolytisch abgeschieden werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung verwendet ebenfalls zwei verschiedene Materialien, um die erwähnten Nachteile zu beseitigen. Zu diesem Zweck schlägt sie ein Verfahren vor, das die Vorteile der weichen magnetischen Materialien, die sich für eine elektrolytische Abscheidung eignen, verbindet mit einer guten Homogenität, insbesondere in der Nähe des Spalts, und die von anderen Materialien, die man mittels irgendeiner anderen Einrichtung aufbringt, vor allem durch Sputtern, und die ermöglichen, bessere mechanische und/oder magnetische Eigenschaften zu erhalten.
  • Die vorliegende Erfindung hat genau ein Herstellungsverfahren eines oberen Polschuhs für einen Dünnschichten-Magnetkopf zum Gegenstand, wobei dieses Verfahren eine Operation einer elektrolytischen Abscheidung einer Schicht eines ersten magnetischen Materials beiderseits eines nichtmagnetischen Spacers in einer in eine isolierende Schicht geätzten Senke enthält und dadurch gekennzeichnet ist, daß es die folgenden Schritte umfaßt
  • - elektrolytisches Abscheiden des besagten ersten magnetischen Materials auf dem gesamten Boden der Senke und nur auf einem Teil der Höhe der Senke,
  • - Abscheiden eines zweiten magnetischen Materials, das magnetische und/oder bezüglich der Härte mechanische Eigenschaften hat, die besser sind als die des ersten, wobei diese zweite Abscheidung nicht elektrolytisch ist,
  • - Polieren der gesamten Oberfläche, bis zur Freilegung des nichtmagnetischen Spacers.
  • Die Erfindung hat ebenfalls ein Herstellungsverfahren eines oberen Polschuhs für einen Dünnschichten-Magnetkopf zum Gegenstand, wobei dieses Verfahren eine Operation einer elektrolytischen Abscheidung einer Schicht eines ersten magnetischen Materials beiderseits eines nichtmagnetischen Spacers in einer in eine isolierende Schicht geätzten Senke enthält und dadurch gekennzeichnet ist, daß es die folgenden Schritte umfaßt:
  • - elektrolytisches Abscheiden des genannten ersten Materials auf einem Teil des Bodens der Senke, der angrenzt an den nichtmagnetischen Spacer, und auf der gesamten Höhe dieses nichtmagnetischen Spacers,
  • - Abscheiden eines zweiten magnetischen Materials, das magnetische und/oder bezüglich der Härte mechanische Eigenschaften hat, die besser sind als die des ersten, wobei diese zweite Abscheidung nicht elektrolytisch ist,
  • - Polieren der gesamten Oberfläche, bis zur Freilegung des nichtmagnetischen Spacers.
  • Die vorliegende Erfindung hat ebenfalls einen oberen Polschuh für einen Dünnschichten-Magnetkopf zum Gegenstand, wobei dieser Polschuh in einer in eine isolierende Schicht geätzten Senke beiderseits eines nichtmagnetischen Spacers angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß er ein erstes, elektrolytisch abgeschiedenes magnetisches Material umfaßt, das den gesamten Boden der Senke einnimmt und nur einen Teil der Höhe der Senke, und ein zweites magnetisches Material, das magnetische und/oder bezüglich der Härte mechanische Eigenschaften hat, die besser sind als die des ersten, und das die Oberseite der Senke einnimmt, wobei dieses zweite Material durch ein anderes Mittel als das elektrolytische Wachstum abgeschieden wird.
  • Die vorliegende Erfindung hat noch einen oberen Polschuh für einen Dünnschichten-Magnetkopf zum Gegenstand, wobei dieser Polschuh in einer in eine isolierende Schicht geätzten Senke beiderseits eines nichtmagnetischen Spacers angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß er ein erstes, elektrolytisch abgeschiedenes magnetisches Material umfaßt, das einen den nichtmagnetischen Spacer angrenzenden Teil des Bodens der Senke und die gesamte Höhe der Senke einnimmt, und ein zweites magnetisches Material, das magnetische und/oder bezüglich der Härte mechanische Eigenschaften hat, die besser sind als die des ersten, und das den Rest der Senke einnimmt, wobei dieses zweite Material durch ein anderes Mittel als das elektrolytische Wachstum abgeschieden wird.
  • Vorzugsweise nimmt das erste magnetische Material beiderseits des nichmagnetischen Spacers eine Breite in der Größenordnung von 1 bis mehrere Millimeter ein.
  • Wieder vorzugsweise ist das erste magnetische Material aus Eisen-Nickel.
  • Nochmal vorzugsweise ist das zweite Material der Gruppe entnommen, die gebildet wird durch die Legierungen: Nickel- Molybdän-Eisen, Eisen-Aluminium, Eisen-Silicium-Aluminium, Kobalt- Eisen-Silicium-Bor, Kobalt-Zirkon-Niobium, Kobalt-Zirkon.
  • Auf jeden Fall gehen die Eigenschaften und Vorteile der Erfindung besser aus der nachfolgenden Beschreibung hervor. Diese Beschreibung betrifft erläuternde und keinesfalls einschränkende Ausführungsbeispiele und bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen:
  • - die Figur 1, schon beschrieben, zeigt einen Magnetkopf nach der vorhergehenden Technik im Schnitt,
  • - die Figur 2 zeigt diverse Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens einer ersten Ausführungsart,
  • - die Figur 3 zeigt diverse Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer zweiten Ausführungsart.
  • In Figur 2, Teil a, sieht man einen Zwischenschritt des Herstellungsverfahrens, wie bekanntgemacht durch das schon zitierte Dokument FR-A-2 604 021, und insbesondere den durch die Figur 5 , Teil 1 dieses Dokuments dargestellten Schritt. In diesem Stadium umfaßt der Kopf in seinem oberen Teil eine Senke 36, in die isolierende Schicht 34 geätzt, mit einem nichtmagnetischen Spacer 42; eine metallische Schicht 43 wurde auf dem Boden der Senke abgeschieden, um während des nachfolgenden Schritts einer elektrolytischen Abscheidung als Elektrode zu dienen.
  • In dem Teil b der Figur 2 sieht man, daß das elektrolytische Wachstum des ersten magnetishen Materials unterbrochen wird, ehe die magnetische Schicht 52, 54 die Senke ausfüllt. Bei einer Senke von 5 um Tiefe z.B. bildet man eine magnetische Schicht 52, 54 von ungefähr 4 um Dicke und läßt somit einen Zwischenraum von von 1 um.
  • Anschließend scheidet man auf dem Ganzen (Teil c) eine Schicht 56 des zweiten magnetischen Materials durch irgendein nichtelektrolytisches Verfahren ab und vor allem mittels Sputtern.
  • Schließlich poliert man die Oberseite des Kopfes bis zur Freilegung des nichtmagnetischen Spacers 42 (Teil d), so daß die Schicht 62, 64 im Oberteil der Senke stehenbleibt. Die Dicke dieser Schicht kann in der Größenordnung eines Millimeters sein.
  • Die magnetischen Eigenschaften eines solchen Kopfes sind die der Schicht 62, 64 des zweiten Materials und diese Eigenschaften sind besser als die der elektrolytisch abgeschiedenen Schicht 52, 54, ohne daß die Qualität der Abscheidungen dadurch geringer ist.
  • Die Figur 3 zeigt die zweite, dem Fall der Kontaktköpfe entsprechende Ausführungsart der Erfindung.
  • Die Ausgangsstruktur (Teil a) entspricht im wesentlichen der der Figur 2, Teil a, außer daß die leitende Schicht 66, die dazu bestimmt sind, die Elektrode für die nachfolgende elektrolytische Abscheidung zu bilden, nicht den gesamten Boden der Senke 36 einnimmt, sondern nur einen schmalen Teil, der sich am Fuße des nichtmagnetischen Spacers 42 befindet. Die Breite dieser Elektrode kann z.B. 2 um betragen. Anschließend läßt man elektrolytisch auf jeder Seite des Spacers und an ihm das erste magnetische Material aufwachsen, um zwei magnetische Teile 72, 74 (Teil b) zu bilden. Diese Teile haben im wesentlichen die Höhe des Spacers, nehmen aber nur eine kleinen Teil der Senke ein.
  • Anschließend scheidet man auf dem Ganzen durch irgendein nicht-elektrolytisches Mittel und z.B. durch Sputtern das zweite magnetische Material 76 (Teil c) ab.
  • Schließlich poliert man den oberen Teil des Kopfes mechanisch, um z.B. eine Rundung 80 herzustellen, bis die Oberseite des Spacers 42 freigelegt ist. Es bleiben dann zwei Teile 82, 84 des zweiten magnetischen Materials stehen. Diese Teile mit einer Vickershärte in der Größenordnung von mehrfach 100 schützen die Teile 72, 74 aus weicherem Material (Vickershärte in der Größenordnung von 100) und schränken so die Abnützung des Kopfes im Bereich des Spalts ein.

Claims (8)

1. Herstellungsverfahren eines oberen Polschuhs eines Dünnschichten-Magnetkopfes, wobei dieses Verfahren eine elektrolytische Abscheidungsoperation einer Schicht aus einem ersten magnetischen Material in einer in eine Isolierschicht (34) geätzten Senke (36) umfaßt, beiderseits eines nichtmagnetischen Spacers (42), wobei dieses Verfahren gekennzeichnet ist durch die Tatsache, daß es die folgenden Schritte umfaßt:
- man scheidet elektrolytisch auf der Gesamtheit des Bodens der Senke und nur über einen Teil der Höhe der Senke das genannte erste magnetische Material (52, 54) ab,
- man scheidet auf dem Ganzen ein zweites magnetisches Material (56) ab, das bessere magnetische und/oder - bezogen auf die Festigkeit - mechanische Eigenschaften aufweist als das erste, wobei diese zweite Abscheidung nicht elektrolytisch ist,
- man poliert die Oberfläche des Ganzen bis zur Freilegung des nichtmagnetischen Spacers (42).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite magnetischen Material durch Kathodenzerstäubung abgeschieden wird.
3. Herstellungsverfahren eines oberen Polschuhs eines Dünnschichten-Magnetkopfes, wobei dieses Verfahren eine elektrolytische Abscheidungsoperation einer Schicht aus einem ersten magnetischen Material in einer in eine Isolierschicht (34) geätzten Senke (36) umfaßt, beiderseits eines unmagnetischen Spacers (42), und dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es die folgenden Schritte umfaßt:
- man scheidet elektrolytisch das genannte erste magnetische Material (72, 74) auf einem an den nichtmagnetischen Spacer (42) angrenzenden Teil des Bodens der Senke und über die gesamte Höhe dieses nichtmagnetischen Spacers (42) ab,
- man scheidet auf dem Ganzen ein zweites magnetisches Material (76) ab, das bessere magnetische und/oder - bezogen auf die Festigkeit - mechanische Eigenschaften aufweist als das erste, wobei diese zweite Abscheidung nicht elektrolytisch ist,
- man poliert die Oberfläche des Ganzen bis zur Freilegung des nichtmagnetischen Spacers (42).
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite magnetischen Material durch Kathodenzerstäubung abgeschieden wird.
5. Oberer Polschuh eines Dünnschichten-Magnetkopfes, wobei dieser Polschuh angeordnet ist in einer in eine Isolierschicht (34) geätzten Senke (36), beiderseits eines nichtmagnetischen Spacers (42), dadurch gekennzeichnet, daß er ein erstes magnetisches Material (52, 54) umfaßt, elektrolytisch abgeschieden und die Gesamtheit des Bodens der Senke und nur einen Teil der Höhe des Senke einnehmend, und ein zweites magnetisches Material (62, 64), das bessere magnetische und/oder - in bezug auf die Festigkeit - mechanische Eigenschaften hat als das erste und die Oberseite der Senke einnimmt, wobei dieses zweite Material durch ein anderes Mittel als das elektrolytische Wachstum abgeschieden wird.
6. Oberer Polschuh eines Dünnschichten-Magnetkopfes, wobei dieser Polschuh angeordnet ist in einer in eine Isolierschicht (34) geätzten Senke (36), beiderseits eines nichtmagnetischen Spacers (42), dadurch gekennzeichnet, daß er ein erstes magnetisches Material (72, 74) umfaßt, elektrolytisch abgeschieden und einen an den nichtmagnetischen Spacer (42) angrenzenden Teil des Bodens der Senke einnehmend, über die gesamte Höhe dieses Spacers (42), und ein zweites magnetisches Material (82, 84), das bessere magnetische und/oder - in bezug auf die Festigkeit - mechanische Eigenschaften hat als das erste und den Rest der Senke einnimmt, wobei dieses zweite Material durch ein anderes Mittel als das elektrolytische Wachstum abgeschieden wird.
7. Polschuh nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste magnetische Material (72, 74) auf beiden Seiten des nichtmagnetischen Spacers (42) eine Breite in der Größenordnung von 1 bis einige Mikrometer einnimmt.
8. Polschuh nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite magnetische Material (62, 64, 82, 84) der Gruppe entnommen ist, die gebildet wird durch die Legierungen: Nickel-Molybdän-Eisen, Eisen-Aluminium, Eisen- Silicium-Aluminium, Kobalt-Eisen-Silicium-Bor, Kobalt-Zirkon- Niobium, Kobalt-Zirkon.
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