DE69630745T2

DE69630745T2 - Magnetischer schreib-lesekopf

Info

Publication number: DE69630745T2
Application number: DE69630745T
Authority: DE
Inventors: Jean-Claude Lehureau
Original assignee: Thales SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1995-09-12
Filing date: 1996-09-10
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2016-09-11
Also published as: FR2738657B1; DE69630745D1; US5745329A; EP0762388A3; FR2738657A1; EP0762388A2; JPH09120506A; EP0762388B1

Description

Die Erfindung betrifft einen magnetischen Schreib- und Lesekopf und sein Herstellungsverfahren, insbesondere einen planaren Magnetkopf, der aus planaren dünnen Schichten aufgebaut ist. Dieses Verfahren ermöglicht, ohne daß die Zahl von Fertigungsschritten zunehmen würde, eine erhebliche Verbesserung der Wirksamkeit des Kopfes und erlaubt die Verwendung von dünneren magnetischen und leitenden Schichten.
Die 1a und 1b zeigen die Struktur eines Magnetkopfs aus dünnen Schichten bekannter nicht-planarer Art. Dieser Kopf enthält zwei Magnetpole P1 und P2, die übereinander angeordnet sind und magnetisch an einem Ende gekoppelt sind, um den Magnetkreis des Kopfes zu schließen. Am anderen Ende befindet sich ein Magnetspalt E. Ein Leiter B (eine "Wicklung") zur Induktion eines Magnetfelds liegt zwischen den Polen P1 und P2, um ein Magnetfeld in den Kopf zu induzieren. Die aktive Zone des Magnetkopfs, die das Lesen oder Schreiben von Informationen ergibt, liegt am Ende des Magnetspalts E (in den 1a und 1b auf der linken Seite). Dieser Kopf wird durch Aufbringen und photolithographisches Bearbeiten der Schichten realisiert, die die Magnetpole, die Leiter und die Isolierschichten bilden. Der Träger wird dann am Magnetspalt zersägt, und der Kopf wird in einer Ebene senkrecht zur photolithographischen Ebene poliert. Diese Köpfe erfordern Polierschritte, die nicht kollektiv und daher kostspielig sind.
Die 2a und 2b zeigen einen Kopf in sogenannter planarer Struktur. Dieser Kopf enthält zwei Magnetpole 4 und 5, die sich im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene befinden. Die am weitesten voneinander entfernten Enden dieser Pole sind an eine magnetische Unterschicht 1 magnetisch gekoppelt, um den Magnetkreis des Kopfes zu schließen.
Die einander benachbarten Enden der Pole sind durch einen Magnetspalt 6 voneinander getrennt. Ein Leiter oder mehrere leiter zur Induktion des Magnetfelds liegen zwischen dem Magnetpol 4, 5 und der magnetischen Unterschicht 1. Dieser Kopf wird durch Aufbringen von Schichten, durch Photolithographie und durch kollektives Polieren der Oberfläche erzeugt. Abschließend werden die Köpfe mit einer Säge voneinander getrennt. Dieses kollektive Verfahren in allen Verfahrensschritten ist also preisgünstiger. Es ermöglicht außerdem die Herstellung von Matrixnetzen von Köpfen, wie in 3 gezeigt.
Die planaren Köpfe haben eine geringe Tiefe des Magnetspalts. Dies ist ein potentieller Vorteil, da die Induktivität der Wicklung so verringert wird. Dies verringert in gleichem Maß die Rauschspannung am Eingang des Vorverstärkers der Leseschaltung. Leider muß jedoch der Magnetfluß in den Magnetpolen einen langen Weg durchlaufen, ehe er die Wicklungsebene umschließt. Wenn die Permeabilität der Pole nicht sehr groß ist, gibt es einen Verlust an Magnetfluß quer zu dieser Ebene, was die Wirksamkeit des Kopfes erheblich verringert. Ein solcher Kopf ist beispielsweise aus der Druckschrift EP-A-0 475 397 bekannt, die als Basis für die Fassung des Oberbegriffs von Anspruch 1 gedient hat.
Die einen Magnetkreis bildenden Elemente werden durch ihren magnetischen Leitwert gekennzeichnet. Dieser charakterisiert den Fluß, der das Element für eine Zirkulation des einheitlichen magnetischen Induktionsfelds durchquert. Diese Zirkulation ist dimensionsmäßig für einen Strom homogen, und der magnetische Leitwert ist bei einem Induktivitätskoeffizient Φ = L·i homogen. Für einen Zylinder, der entlang der Flußlinien ausgerichtet ist und eine homogene Permeabiltät μ besitzt, hängt der magnetische Leitwert vom Querschnitt "I" und der Länge "S" dieses Zylinders ab: L = μ·I/S
Der totale magnetische Leitwert eines Magnetkreises ist gleich dem Quadrat der Induktanz je Windung der diesen Kreis durchquerenden Wicklung.
Man bezeichnet im allgemeinen als Wirksamkeit eines Magnetkopfes das Verhältnis zwischen der Zirkulation des Felds im Magnetspalt und dem in die Wicklung eingespeisten Strom in Ampèrewindungen. Ein Kopf ist umso besser, je näher seine Wirksamkeit dem Einheitswert ist und je geringer sein magnetischer Leitwert ist.
5a zeigt typische Werte des Leitwerts des Magnetkreises des Kopfes gemäß 2. Der ursprünglich in den oberen Polen zirkulierende Fluß schließt sich tendenziell aufgrund der Nähe des unteren Pols kurz. Daraus folgt nicht nur eine Vergrößerung der Wicklungsimpedanz, sondern auch, aufgrund der begrenzten Permeabilität der Pole, eine verringerte Wirksamkeit des Kopfes.
Die Erfindung betrifft eine Struktur eines Magnetkopfs, die diesen Mangel nicht aufweist.
Gegenstand der Erfindung ist also ein Magnetkopf

– mit einer ersten magnetischen Schicht,
– mit mindestens einem Leiter auf dieser Magnetschicht zur Induktion eines Magnetfelds,
– mit einer von einer Schicht aus isolierendem Material gebildeten Zone, die den Leiter umgibt und einen Bereich der Magnetschicht bedeckt,
– mit zwei Magnetpolen in Form von Schichten, die im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene liegen und mindestens teilweise die Zone aus isolierendem Material bedecken, wobei jeder Pol ein erstes, magnetisch mit der magnetischen Schicht gekoppeltes Ende und je ein zweites Ende besitzt, das vom zweiten Ende des jeweils anderen Pols durch einen Magnetspalt getrennt ist, der sich in der Zone aus isolierendem Material befindet, und wobei die Ebene der magnetischen Schicht eine Ausnehmung ohne magnetisches Material unter dem Magnetspalt der Magnetpole aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der verbleibende Bereich der magnetischen Schicht die Ausnehmung umgibt und magnetisch mit den ersten Enden gekoppelt ist.

Die verschiedenen Ziele und Merkmale der Erfindung werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Die 1a, 1b, 2a, 2b und 3 zeigen magnetische Schreib-Leseköpfe gemäß dem Stand der Technik.
Die 4a und 4b zeigen ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Magnetkopfs.
Die 5a und 5b zeigen Vergleiche von Merkmalen zwischen einem bekannten und einem erfindungsgemäßen Kopf.
Die 6a bis 6c zeigen Verfahrensschritte zur Herstellung eines erfindungsgemäßen matrixartigen Magnetkopfs.
Anhand er 4a und 4b wird nun ein Beispiel für die Herstellung eines erfindungsgemäßen Magnetkopfs beschrieben.
Dieser Kopf enthält wie der in 2a und 2b eine magnetische Schicht 1, über der zwei magnetische Pole 4 und 5 im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind. Diese beiden Pole werden durch eine isolierende Schicht 3 auf Abstand von der Schicht 1 gehalten. Die beiden Pole sind an ihrem Ende 40 beziehungsweise 50 mit der Schicht 1 magnetisch gekoppelt. Die anderen Enden 41 beziehungsweise 51 der Pole definieren zwischen sich einen Magnetspalt 6. Mindestens ein Wicklungsleiter 2 liegt unter einem der Magnetpole, um ein Magnetfeld zu induzieren. In den 4a und 4b sind im Rahmen eines Beispiels zwei Wicklungsleiter dargestellt, die je einen Pol umschließen.
Der Betrieb des Kopfes ist so, daß er es erlaubt, Informationen auf einen magnetischen Informationsträger BM zu schreiben, wie er beispielsweise in unterbrochenen Linien in 4b gezeigt ist. Dieses Beschreiben des Magnetträgers erfolgt mithilfe des Magnetflusses, der vom Ende 41 des Pols 4 zum Ende 51 des Pols 5 verläuft.
Erfindungsgemäß sieht man in der Ebene der Magnetschicht 1 unter den Magnetpolen, insbesondere unter dem Magnetspalt 6, eine Zone 7 vor, in der sich kein magnetisches Material befindet. Diese Zone erstreckt sich vorzugsweise auf den Bereich unter den Leitern 2, den Polen 4, 5 und dem Magnetspalt. Man kann auch vorsehen, daß die ganze Zone unter den Polen unmagnetisch ist, natürlich außer den Bereichen der Schicht 1, die magnetisch mit den Enden 40 und 50 verbunden sind.
5b zeigt ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Magnetkopfs, bei dem die magnetischen Leitwerte der verschiedenen Bereiche des Magnetkreises angegeben sind. Man erkennt, daß der erfindungsgemäße Magnetkopf (5b) Merkmale aufweist, die einen wirksameren Magnetkopf ergeben als die bekannten Magnetköpfe gemäß 5a.
Die Erfindung ist auch auf einen matrixförmig organisierten Kopf mit mehreren durch Zeilenleiter zur Induktion eines Magnetfelds und Spaltenleiter zur Induktion eines Magnetfelds gesteuerten Magnetköpfen anwendbar.
Zur Herstellung eines solchen Kopfes sieht man in einem magnetischen Substrat Ausnehmungen 7 vor. Man bildet Zeilen- und Spaltenleiter 2 und 2', die sich oberhalb dieser Ausnehmungen kreuzen. Dann bildet man die Magnetpole 4 und 5, die durch den oberhalb der Ausnehmung 7 liegenden Magnetspalt 6 voneinander getrennt sind.
Die Bildung der Pole kann gemäß der Lehre der französischen Patentanmeldung 2 605 783 erfolgen.

Claims

Magnetkopf – mit einer magnetischen Schicht (1), – mit mindestens einem Leiter (2) auf dieser Magnetschicht (1) zur Induktion eines Magnetfelds, – mit einer von einer Schicht aus isolierendem Material gebildeten Zone (3), die den Leiter (2) umgibt und einen Bereich der Magnetschicht (1) bedeckt, – mit zwei Magnetpolen (4, 5) in Form von Schichten, die im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene liegen und mindestens teilweise die Zone (3) aus isolierendem Material bedecken, wobei jeder Pol ein erstes, magnetisch mit der magnetischen Schicht (1) gekoppeltes Ende (40, 50) und je ein zweites Ende (41, 51) besitzt, das vom zweiten Ende des jeweils anderen Pols durch einen Magnetspalt (6) getrennt ist, der sich in der Zone (3) aus isolierendem Material befindet, und wobei die Ebene der magnetischen Schicht (1) eine Ausnehmung (7) ohne magnetisches Material unter dem Magnetspalt der Magnetpole (4, 5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der verbleibende Bereich der magnetischen Schicht die Ausnehmung umgibt und magnetisch mit den ersten Enden (40, 50) gekoppelt ist.
Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ausnehmung (7) unter dem Leiter (2) befindet.
Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (7) mit isolierendem Material gefüllt ist.