DE69424254T2

DE69424254T2 - Magnetischer Aufnahme-/Wiedergabekopf

Info

Publication number: DE69424254T2
Application number: DE69424254T
Authority: DE
Inventors: Joseph Colineau
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1993-11-09
Filing date: 1994-11-04
Publication date: 2001-01-04
Anticipated expiration: 2014-11-05
Also published as: EP0652549B1; JPH07182626A; FR2712419B1; DE69424254D1; FR2712419A1; KR100335705B1; US5894386A; EP0652549A1

Description

Die Erfindung betrifft einen magnetischen Aufnahme-/Wiedergabekopf und insbesondere einen Magnetkopf mit integrierten Wicklungsleitern.
Es wurden bereits verschiedene Planartechnologien vorgeschlagen, mit denen auf einer Oberfläche Magnetköpfe mit hohem Integrationsniveau hergestellt werden können.
Im übrigen wurden Multiplexverfahren beschrieben, mit denen die Adressierung einer großen Anzahl von Magnetköpfen mit einer reduzierten Anzahl von Anschlüssen möglich ist.
Der Nachteil der vorgeschlagenen Strukturen mit hohem Integrationsniveau liegt darin, daß die Luftspalte nicht ausgerichtet sind, wodurch die Verwendung von Speichern erforderlich wird, um räumliche Versätze zwischen Spuren zu berücksichtigen, und die Verwendung von bidimensionalen Aufnahmecodes eingeschränkt ist.
Dagegen ermöglicht die vorgeschlagene Struktur die Ausrichtung der Luftspalte der Magnetköpfe und, in gewissem Maße, die Herstellung eines "kontinuierlichen" (nicht diskreten) Kopfes, der damit zum Einschreiben auf Bändern mit unterschiedlichen Formaten interessant wird.
Die Erfindung betrifft also einen magnetischen Aufnahme- Wiedergabekopf mit wenigstens einem ersten Leiter, zwei Schichten aus Magnetmaterial, die im wesentlichen in ein und derselben Ebene über dem Leiter liegen, wobei die zwei Schichten durch ein Luftspaltelement magnetisch getrennt sind, wobei das Luftspaltelement mit der Richtung des Leiters einen von 0º und von 90º verschiedenen Winkel bildet und die Länge des Luftspalts deutlich über der Breite des ersten Leiters liegt, so daß die Kreuzungsstelle dieses Leiters mit dem Luftspalt die Breite der eingeschriebenen/wiedergegebenen Information bestimmt.
Die verschiedenen Aufgaben und Merkmale der Erfindung ergeben sich deutlicher aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Figuren; darin zeigen:
- Fig. 1a und 1b ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel eines Magnetkopfes nach der Erfindung;
- Fig. 2a, 2b und 3 ein Ausführungsbeispiel eines Magnetkopfes mit zwei Leitern nach der Erfindung;
- Fig. 4 und 5 Ausführungsformen von Leitern eines Magnetkopfes nach der Erfindung;
- Fig. 6 bis 10 verschiedene Ausführungsformen eines Magnetkopfes nach der Erfindung; und
- Fig. 11 eine Schnittansicht eines Magnetkopfes wie in Fig. 9.
Die Struktur eines Magnetkopfelements, das nach der Erfindung hergestellt ist, ist in Fig. 1a und 1b dargestellt. Diese Struktur weist auf einem Substrat einen Leiter 2 und zwei Schichten 3 und 4 aus einem Material mit guter magnetischer Permeabilität auf. Die beiden Schichten 3 und 4 sind durch einen Luftspaltraum 5 getrennt. Der Leiter 2 ist bezüglich der Richtung des Luftspalts in einem von 0º und 90º verschiedenen Winkel orientiert. Die Länge L des Lufspalts liegt deutlich über der Breite D des Leiters. Wird der Leiter von einem Strom i versorgt, dann findet die Induktion eines Magnetfeldes statt. In der Kreuzungszone zwischen dem Leiter 2 und dem Luftspalt 5 sind die Magnetfeldlinien von dem Spalt unterbrochen. Ein (nicht dargestellter) magnetischer Aufnahmeträger, der über den Schichten 3 und 4 angeordnet ist, kann eine leichte Bahn für das Magnetfeld bieten, und der Aufnahmeträger kann in Abhängigkeit von diesem Magnetfeld magnetisiert werden. In dem Luftspalt 5 nehmen die Magnetfeldlinien die kürzeste Bahn, d. h. senkrecht zu dem Luftspalt, wie dies in Fig. 1a dargestellt ist. Ein Aufnahmeträger wird demnach nach einer Magnetisierungsrichtung senkrecht zu dem Luftspalt magnetisiert.
Der Magnetkopf von Fig. 2a und 2b weist zwei Leiter auf. In diesen Figuren wurde dargestellt, daß der Luftspalt 5 die beiden Magnetschichten 3 und 4 trennt. Die beiden Leiter kreuzen sich auf Höhe des Luftspalts 5 und liegen bezüglich der Richtung des Luftspalts schräg.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind die beiden Leiter zueinander orthogonal und jeweils um 45º bezüglich der Richtung des Luftspalts geneigt.
Werden sie von Strömen i durchflossen, dann erzeugen sie ein Magnetfeld, dessen Form in Fig. 2b angegeben ist. Wenn die Ströme nicht gleich sind, dann ist die Verteilung des Feldes nicht mehr symmetrisch, aber dieses tritt immer orthogonal zu der Richtung des Luftspalts aus.
Das auf Höhe des Luftspalts erzeugte Feldprofil ist in Fig. 3 angegeben.
Zur Verbesserung der Definition der Breite der eingeschriebenen Spuren sind mehrere Anordnungen möglich.
So weist in Fig. 4 ein Leiter 2 einen zentralen Leiter 2.2 und zwei seitliche Leiter 2.1 und 2.3 auf. Wenn alle diese Leiter von ein und demselben Strom durchflossen werden, dann induzieren die seitlichen Leiter 2.1 und 2.3 ein stärkeres Feld als der zentrale Leiter 2.2. Damit macht man das Profil des induzierten Feldes rechteckiger als das in Fig. 3 dargestellte.
In Fig. 5 sind die Leiter 2 und 2' beiderseits des Luftspalts geätzt (Ätzungen 6 und 6'), damit der Strom in jedem Leiter tendenziell parallel zu dem Luftspalt 5 liegt.
Ebenso kann die Leitfähigkeit der Leiter (beispielsweise in den Zonen 6 und 6') durch Implantationsverfahren lokal reduziert werden.
Zur Herstellung eines Kopfes, der für schmale Spuren bestimmt ist, kann man zulassen, daß ein schlecht definiertes Feldprofil bewahrt wird, und man kann auf den sequentiellen Aspekt des Einschreibens der Spuren spekulieren, der mit der Nichtlinearität des Bandes in Verbindung steht, um die Spuren in Querrichtung zu definieren. Es ist zu bemerken, daß das Einschreibverfahren in diesem Fall demjenigen eines herkömmlichen Kopfes in Längsrichtung ähnelt, wo die Hinterkante des Feldes die Position des Übergangs definiert. Dieser Einschreibmodus ist besonders gut zur Wiedergabe durch einen Mehrspurkopf in Reihe mit hoher Spurdichte geeignet, wie er in der Patentanmeldung FR-A-2 656 723 beschrieben ist, da die Abstände physikalischer Positionen der Spuren sowie das Nebensprechen von Spur zu Spur leicht korrigiert werden können, die bei dieser Betriebsart relativ hoch sein können.
Ein Mehrspurkopf nach der Erfindung kann durch die Anordnung der oben beschriebenen Kopfelemente nebeneinander erhalten werden. Da die Erregungselemente eine einfache Struktur aufweisen, können sie mit einem sehr kleinen Schritt nebeneinander angeordnet werden, der durch die Ätzfeinheit und die maximal zulässige Stromdichte begrenzt ist (Fig. 6 und 7). In Fig. 6 ist jedem Leiter wie 20 ein Leiter wie 20' zugeordnet, und diese Leiter kreuzen sich unter dem Luftspalt 5. Jede Kreuzung von zwei Leitern bildet die Wicklung eines Magnetkopfes. Durch Kombination der Erregungen dieser Leiter kann ein Magnetkopf gesteuert werden.
In Fig. 7 ist jeder Leiter wie 20 schleifenförmig zu seinem entsprechenden Leiter wie 20' gebogen. Die beiden Leiter werden also gleichzeitig gesteuert.
Wird die Anzahl von Elementen, die so in einen Mehrspurkopf integriert sind, hoch, dann werden sie vorteilhaft nach einem Multiplexmodus erregt, der in der Patentanmeldung FR-A-2 630 853 beschrieben ist, die der Anmeldung EP-A-0 340 085 entspricht.
In diesem Fall wird die Steuerung durch Überlagerung eines Stroms mit niedriger Amplitude, der die einzuschreibenden Daten darstellt, und eines Stroms mit einer Amplitude erreicht, die ausreicht, um das Aufnahmemedium auf den Kippschwellenwert zu bringen.
Eine Struktur, die diesen Betriebsmodus ermöglicht, ist in Fig. 8 dargestellt. C'1... n stellen beispielsweise die Datenleiter und C1 einen Auswahlleiter dar. Ein Leiter C1 kreuzt also mehrere Leiter C'1... n auf Höhe des Luftspalts, und zwar aufgrund seiner Breite oder aufgrund seiner Neigung bezüglich der Richtung des Luftspalts. Diese Struktur wiederholt sich n-mal.
In Fig. 9 ist jeder Datenleiter C'1, C'2, C'3 mehrmals schleifenförmig gebogen, um den Luftspalt 5 mehrmals zu kreuzen. An jeder Kreuzung mit dem Luftspalt kreuzt die Einheit aus den Leitern C'1, C'2, C'3 einen Auswahlleiter C1, dann C2, dann C3 usw. Damit kann eine Steuerung vom Typ Matrixsteuerung für die Magnetköpfe durchgeführt werden. Beispielsweise wird der Magnetkopf T1.1 über die Steuerung der Leiter C1 und C'1 gesteuert.
Fig. 10 stellt eine Ausführungsvariante dar, bei der man mehrere Schichten aus Magnetmaterial wie 3.1, 4.1 und 3.2, 4.2 anordnet, die durch Luftspalte 5.1, 5.2 getrennt sind, wobei die Luftspalte nach verschiedenen Zeilen angeordnet sind.
Jeder Auswahlleiter C1, C2 ist einer Luftspaltzeile wie C1 für die Zeile zugeordnet, die mit dem Luftspalt 5.1 beginnt. Nach dem Beispiel von Fig. 10 sind die Auswahlleiter parallel zu den Luftspaltzeilen.
Jeder Datenleiter C'&sub1;, C'&sub2;, C'&sub3;, C'&sub4; kreuzt einen Luftspalt (5.1, 5.2) jeder Luftspaltzeile.
Die Anordnung von Fig. 10 kann also in Matrixform gesteuert werden. Beispielsweise wird der Magnetkopf T1.1 durch die Steuerung der Leiter C1 und C'&sub1; gesteuert.
Fig. 11 stellt einen Magnetkopf nach der Erfindung im Schnitt dar. Dieser Schnitt ist beispielsweise repräsentativ für den Magnetkopf von Fig. 9.
Auf dem Substrat 1 findet man die zueinander parallelen Leiter C1 bis C3. Über diesen Leitern findet man die Leiter C'&sub1;, C'&sub2;, C'&sub3;, die ebenfalls zueinander parallel sind. Schließlich findet man über den Leitern C'&sub1; bis C'&sub3; die Ebene der Magnetpole 3 und 4, die durch den Luftspalt 5 getrennt sind.
Unter dem Gesichtspunkt der Wärmeableitung ist es vorteilhafter, für die Datendrähte Leiter mit geringerem Widerstand zu verwenden.
Varianten der Struktur von Fig. 8 können beispielsweise hergestellt werden, indem die Datendrähte in mehrere, in Reihe versorgte Drähte geteilt werden, um die Impedanz der Wicklung zu erhöhen, oder indem die Datenerregungslage breiter als die Nutzzone der n Köpfe gemacht wird, um die Homogenität des erzeugten Feldes zu erhöhen, oder auch indem, wie oben angedeutet, die räumliche Verteilung der Stromdichte gestaltet wird, wieder um die Homogenität zu verbessern.
Dünnschichttechnologien für Wicklungen, wie sie bei herkömmlichen Herstellungsverfahren für integrierte Magnetköpfe verwendet werden, eignen sich zur Herstellung der hier beschriebenen Wicklungen.
Die Magnetstruktur besteht aus einem unteren Teil (Magnetsubstrat oder magnetische Dünnschicht auf einem nichtmagnetischen Substrat zum Schließen des Flusses), wobei dieser hintere Teil unter dem Gesichtspunkt der Funktionalität nicht unbedingt unerläßlich ist, und einem oberen Teil der nach einer Planartechnologie hergestellt sein kann, wie sie in der Patentanmeldung FR-A-2 605 783 beschrieben ist, und zwar auf dem Substrat, das mit seinen Erregungslagen ausgestattet ist, nach der Planarisierung des Reliefs.

Claims

1. Magnetischer Aufnahme-/Wiedergabekopf mit wenigstens einem ersten Leiter (2), zwei Schichten (3, 4) aus Magnetmaterial, die im wesentlichen in ein und derselben Ebene über dem Leiter liegen, wobei die zwei Schichten durch ein Luftspaltelement (5) magnetisch getrennt sind, wobei das Luftspaltelement mit der Richtung des Leiters einen von 0º und von 90º verschiedenen Winkel bildet und die Länge des Luftspalts deutlich über der Breite des ersten Leiters liegt, so daß die Kreuzungsstelle dieses Leiters mit dem Luftspalt die Breite der eingeschriebenen/wiedergegebenen Information bestimmt.

2. Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil oder eine Schicht (1) aus Magnetmaterial an der bezüglich des Leiters (2) den zwei Schichten (3, 4) gegenüberliegenden Seite liegt.

3. Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er wenigstens einen zweiten Leiter (2') aufweist, der einen ersten Leiter (2) im wesentlichen an dessen Kreuzungsstelle mit dem Luftspalt (5) kreuzt.

4. Magnetkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Leiter und der zweite Leiter (2, 2') in parallelen Ebenen liegen und bezüglich einer zu der Richtung des Spalts (5) senkrechten Ebene symmetrische Richtungen haben.

5. Magnetkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Leiter (2, 2') mit der Richtung des Luftspalts (5) einen Winkel von 45º bildet.

6. Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Leiter mehrere parallele Leiter (20, 21, 22, 23) aufweist.

7. Magnetkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Leiter mehrere erste, zueinander parallele Leiter (20, 21, 22, 23) bzw. mehrere zweite, zueinander parallele Leiter (20', 21', 22', 23') aufweisen.

8. Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Leiter mehrere zueinander parallele Elementarleiter aufweist, die in einer zu dem Luftspalt (5) parallelen Ebene liegen, wobei ein zentraler Leiter einen bestimmten Querschnitt hat und seitliche Leiter einen größeren Querschnitt als dieser bestimmte Querschnitt haben.

9. Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Leiter beiderseits des Luftspalts eine Verengung hat, so daß auf Höhe des Luftspalts eine im wesentlichen zu dem Luftspalt parallele Leiterzone gebildet ist.

10. Magnetkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß er mehrere erste Leiter (C'&sub1;;;;f2) aufweist, die einen zweiten Leiter (C&sub1;) in dessen Kreuzungszone mit dem Luftspalt kreuzen.

11. Magnetkopf nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Leiter breiter als jeder erste Leiter ist.

12. Magnetkopf nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Leiter (C&sub1;) parallel zu einem Luftspalt (5) liegt.

13. Magnetkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Leiter zu dem ersten Leiter schleifenförmig gebogen ist.

14. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 3 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Leiter die Ebene des Luftspalts mehrmals schneidet und er an jeder Kreuzungsstelle die Sekante zu der Ebene eines anderen zweiten Leiters bildet.